Hvad er den fotoelektriske effekt

I den moderne verden bruges den solcelleanvendte effekt næsten overalt: alarmer, solpaneler, sensorer osv. Lad os finde ud af mere om en sådan opdagelse.

Historien om opdagelsen af ​​den fotoelektriske effekt

Den fotoelektriske effekt blev opdaget i slutningen af ​​det 19. århundrede, nemlig i 1887 af videnskabsmanden G. Hertz, der under eksperimentet opdagede, at en gnistudladning mellem zinkkugler springer meget lettere over, når en af ​​kuglerne belyses med ultraviolet lys.

Samme år A. G. Stoletov fandt ud af, at den afgift, der blev frigivet under påvirkning af lys, har et negativt tegn.

I 1898 fandt Lenard og Thomson, at ladningen af ​​partikler, der tages ud af stof ved hjælp af en lysstrøm, er lig med den elektroniske ladning.

Som du kan se, opdagede opdagelsen ægte interesse for det videnskabelige samfund og rejste næsten øjeblikkeligt et stort antal grundlæggende spørgsmål.

Og alt fordi på det tidspunkt ingen teori kunne forklare denne effekt på nogen acceptabel måde.

Selvfølgelig forbød den klassiske teori om metaller ikke lysstrømmen at banke elektroner ud af metallet.

Ifølge klassisk ræsonnement kunne elektromagnetiske bølger godt ”vaske” elektroner ud af strukturen metal på samme måde som havbølgerne hæver sig til overfladen og slår forskellige materialer.

Det eneste problem var, at fotoeffekten ikke kunne forklares så let, og her er hvorfor:

1. Elektroner optrådte næsten øjeblikkeligt efter processen med bestråling af metallet med en lysstrøm blev startet.
2. Som det viste sig, fremkom den fotoelektriske effekt selv ved den svageste lysstrøm, og med en stigning i bestrålingsintensiteten forblev energien fra de "udvaskede" elektroner uændret.
3. Fotoeffekten er praktisk talt inertial.
4. Hvert stof har sin egen nedre grænse for den fotoelektriske effekt. Dette er den frekvens, hvormed denne effekt stadig observeres.

Disse faktorer passede ikke ind i den klassiske vision om interaktion mellem lys og elektroner.

Løsningen på disse problemer blev fundet af den berømte fysiker A. Einstein i begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Desuden gav den løsning, han fandt, en alvorlig drivkraft for udviklingen af ​​kvantemekanik.

Så kort før Einsteins opdagelse demonstrerede en anden videnskabsmand, Max Planck, at sort kropsstråling kan være beskrive, forudsat at atomer både kan udsende og absorbere lys i visse energidele - kvante.

Planck fremsatte antagelsen om, at et sådant fænomen skyldes atomets specifikke struktur og ikke lysets natur.

Og nu fremsatte Albert Einstein teorien om, at selve lyset er fordelt i såkaldte dele, som kaldes fotoner.

I dette tilfælde har fotoner dobbelt karakter og kan opføre sig som en partikel og en bølge.

Så når man interagerer med en elektron, kan en foton opføre sig som en partikel, og groft sagt kan den bogstaveligt talt slå en elektron ud af sin atombane.

Hvis vi tegner en analogi, er associeringen med kollisionen med to billardkugler bedst egnet.

Og hvad der er bemærkelsesværdigt, for at slå en elektron ud på denne måde vil en foton være nok. Med en stigning i lysintensiteten stiger antallet af fotoner (og dermed antallet af elektroner, der er slået ud), men ikke energien fra en separat betragtet elektron.

Og det betyder, at hverken energien eller hastigheden af ​​fotoelektronen på nogen måde afhænger af intensiteten af ​​lysstrømmen. Afhængigheden er kun afhængig af frekvens.

Som et resultat af en sådan begrundelse afledte forskeren følgende formel:

Denne ligning beskriver energien fra fotoelektroner.

Og det viser sig, at den fotoelektriske effekt ikke er andet end fænomenet interaktion mellem en lysstrøm (eller en anden elektromagnetisk stråling) med et materiale, hvor en elektron er slået ud af et atom af et stof på grund af det nøjagtige hit af et kvante af lys flyde.

Hvis du kunne lide artiklen, så glem ikke at kunne lide og dele materialet. Tak for din opmærksomhed!