מהו האפקט הפוטואלקטרי
בעולם המודרני משתמשים באפקט הפוטו וולטאי כמעט בכל מקום: אזעקות, פאנלים סולאריים, חיישנים וכו '. בואו נגלה על גילוי כזה בפירוט רב יותר.
ההיסטוריה של גילוי האפקט הפוטואלקטרי
האפקט הפוטואלקטרי התגלה בסוף המאה ה -19, כלומר בשנת 1887 על ידי המדען ג '. הרץ, שגילה במהלך ניסוי שפריקת ניצוץ בין כדורי אבץ מדלגת הרבה יותר בקלות כאשר אחד הכדורים מואר באור אולטרה סגול.
באותה שנה א '. ז. סטולטוב גילה כי לחיוב ששוחרר תחת פעולת האור יש סימן שלילי.
בשנת 1898, לנארד ותומסון מצאו כי מטען החלקיקים, המוצא מחומר על ידי פעולת שטף אור, שווה למטען הספציפי של אלקטרון.
כפי שאתה יכול לראות, התגלית עוררה עניין אמיתי בקהילה המדעית וכמעט מיד העלתה מספר עצום של שאלות יסודיות.
והכל כי באותה תקופה שום תיאוריה לא הצליחה להסביר את האפקט הזה בצורה מקובלת כלשהי.
כמובן, התיאוריה הקלאסית של מתכות לא אסרה על שטף האור לדפוק אלקטרונים מהמתכת.
על פי הנמקה קלאסית, גלים אלקטרומגנטיים יכולים בהחלט "לשטוף" אלקטרונים מהמבנה מתכת באותו אופן שבו גלי הים עולים אל פני השטח ומכים שונים חומרים.
הבעיה היחידה הייתה שלא ניתן להסביר את אפקט הצילום כל כך בקלות, והנה הסיבה:
- אלקטרונים הופיעו כמעט מייד לאחר שהחל תהליך ההקרנה של המתכת עם שטף אור.
- כפי שהתברר, ההשפעה הפוטואלקטרית הופיעה אפילו בשטף האור החלש ביותר, ועם עלייה בעוצמת ההקרנה, האנרגיה של האלקטרונים ה"נשטפים "נותרה ללא שינוי.
- אפקט הצילום הוא למעשה אינרציה.
- לכל חומר יש את הגבול התחתון שלו לאפקט הפוטואלקטרי. זהו התדירות בה עדיין נצפה השפעה זו.
גורמים אלה לא השתלבו בחזון הקלאסי של אינטראקציה של אור עם אלקטרונים.
הפיתרון לבעיות אלה נמצא על ידי הפיזיקאי המפורסם א '. איינשטיין ממש בתחילת המאה ה -20. יתר על כן, הפיתרון שמצא נתן תנופה רצינית להתפתחות מכניקת הקוונטים.
לכן, זמן קצר לפני גילויו של איינשטיין, מדען אחר, מקס פלאנק, הוכיח שקרינת גוף שחור יכולה להיות לתאר, מתוך הנחה שאטומים יכולים גם לפלוט וגם לספוג אור בחלקי אנרגיה מסוימים - מנה.
פלאנק העלה את ההנחה שתופעה כזו נובעת מהמבנה הספציפי של האטום, ולא מאופיו של האור.
ועכשיו אלברט איינשטיין העלה את התיאוריה לפיה האור עצמו מופץ בחלקים כביכול, הנקראים פוטונים.
במקרה זה, לפוטונים יש אופי כפול והם יכולים להתנהג כחלקיק או גל.
לכן, כאשר מתקיים אינטראקציה עם אלקטרון, פוטון יכול להתנהג כמו חלקיק, ובאופן גס, ממש לדפוק אלקטרון ממסלולו האטומי.
אם אנו מציירים אנלוגיה, אז הקשר עם התנגשות שני כדורי ביליארד הוא המתאים ביותר.
ומה שמדהים, כדי לדפוק אלקטרון בצורה כזו, פוטון אחד יספיק. עם עלייה בעוצמת האור, מספר הפוטונים (ומכאן מספר האלקטרונים שנפלטו) גדל, אך לא האנרגיה של אלקטרון הנחשב בנפרד.
ומשמעות הדבר היא שלא האנרגיה וגם המהירות של הפוטואלקטרון אינם תלויים בשום צורה בעוצמת שטף האור. יש רק תלות בתדירות.
כתוצאה מנימוק כזה, המדען הסיק את הנוסחה הבאה:
משוואה זו מתארת את האנרגיה של הפוטואלקטרונים.
ומתברר שהאפקט הפוטואלקטרי אינו אלא תופעת האינטראקציה של שטף אור (או אלקטרומגנטית אחרת) קרינה) עם חומר בו דופק אלקטרון מאטום של חומר עקב מכה מדויקת של קוונטית של אור זְרִימָה.
אם אהבת את המאמר, אז אל תשכח לעשות לייק ולשתף את החומר. תודה לך על תשומת הלב!