Συσκευή Φωτοηλεκτρικού Φαινομένου

Περιγραφή

Συσκευή  Φωτοηλεκτρικού Φαινομένου
Από την Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα είναι η εκπομπή ηλεκτρονίων ή άλλων ελεύθερων φορέων όταν πέφτει 
το φως σε ένα υλικό. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται με αυτό τον τρόπο μπορούν να ονομαστούν
 φωτοηλεκτρικά. Το φαινόμενο αυτό μελετάται συχνά στην ηλεκτρονική φυσική, καθώς και στους 
τομείς της χημείας, όπως η κβαντική χημεία ή η ηλεκτροχημεία.

Σύμφωνα με την κλασσική ηλεκτρομαγνητική θεωρία, αυτό το φαινόμενο μπορεί να αποδοθεί στη 
μεταφορά ενέργειας από το φως σε ένα ηλεκτρόνιο. Από αυτή την άποψη, μια μεταβολή στην 
ένταση του φωτός θα προκαλούσε αλλαγές στην κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται
 από το μέταλλο. Επιπλέον, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ένα επαρκώς αχνό φως θα αναμενόταν να 
δείχνει μια χρονική υστέρηση μεταξύ της αρχικής λάμψης του φωτός και της επακόλουθης εκπομπής
 ενός ηλεκτρονίου. Ωστόσο, τα πειραματικά αποτελέσματα δεν συσχετίστηκαν με καμία από τις δύο 
προβλέψεις που έγιναν από την κλασσική θεωρία. [Παραπομπή που απαιτείται]

Αντ 'αυτού, τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται μόνο από την πρόσκρουση των φωτονίων όταν αυτά 
τα φωτόνια φτάνουν ή υπερβαίνουν μια συχνότητα κατωφλίου (ενέργεια). Κάτω από το όριο αυτό,
 δεν εκπέμπονται ηλεκτρόνια από το υλικό ανεξάρτητα από την ένταση του φωτός ή το χρονικό
 διάστημα έκθεσης στο φως. (Σπάνια, ένα ηλεκτρόνιο θα διαφύγει απορροφώντας δύο ή περισσότερα 
κβάντα, όμως αυτό είναι εξαιρετικά σπάνιο επειδή από τη στιγμή που απορροφά αρκετά κβάντα 
για να διαφύγει, το ηλεκτρόνιο πιθανότατα θα έχει εκπέμψει τα υπόλοιπα κβάντα.) 
Για να κατανοήσουμε το γεγονός αυτό το φως μπορεί να εξαγάγει ηλεκτρόνια ακόμα και αν η 
έντασή του είναι χαμηλή, ο Albert Einstein πρότεινε ότι μια δέσμη φωτός δεν είναι ένα κύμα
 που διαδίδεται μέσω του διαστήματος, αλλά μάλλον μια συλλογή διακριτών πακέτων κυμάτων
 (φωτονίων), καθένα με ενέργεια hν. Αυτό έβαλε φως στην προηγούμενη ανακάλυψη του Max Planck 
σχετικά με τη σχέση Planck (E = hν) που συνδέει την ενέργεια (E) και τη συχνότητα (ν) 
που προκύπτουν από την ποσοτικοποίηση της ενέργειας. Ο παράγοντας h είναι γνωστός ως 
η σταθερά Planck.

 

Το 1887, ο Heinrich Hertz [2] [3] ανακάλυψε ότι τα ηλεκτρόδια που φωτίζονται με υπεριώδες φως δημιουργούν ηλεκτρικούς σπινθήρες πιο εύκολα. Το 1900, ενώ μελέτησε την ακτινοβολία μαύρου σώματος, ο Γερμανός φυσικός Max Planck πρότεινε ότι η ενέργεια που μεταφέρεται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα θα μπορούσε να απελευθερωθεί μόνο σε “πακέτα” ενέργειας. Το 1905, ο Albert Einstein δημοσίευσε ένα έγγραφο που προωθεί την υπόθεση ότι η φωτεινή ενέργεια μεταφέρεται σε ξεχωριστά κβαντισμένα πακέτα για να εξηγήσει τα πειραματικά δεδομένα από το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα. Αυτό το μοντέλο συνέβαλε στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής. Το 1914, το πείραμα του Millikan υποστήριξε το πρότυπο του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος του Einstein. Ο Αϊνστάιν απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ το 1921 για «την ανακάλυψη του νόμου του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος» [4] και ο Robert Millikan απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ το 1923 για «το έργο του σχετικά με τη στοιχειώδη ηλεκτρική ενέργεια και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο» . [5] Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο απαιτεί φωτόνια με ενέργεια που προσεγγίζει το μηδέν (στην περίπτωση αρνητικής συγγένειας ηλεκτρονίων) πάνω από 1 MeV για ηλεκτρόνια πυρήνα σε στοιχεία με υψηλό ατομικό αριθμό. Η εκπομπή ηλεκτρονίων αγωγιμότητας από τυπικά μέταλλα απαιτεί συνήθως λίγα ηλεκτ-βολτ, που αντιστοιχούν σε ορατό ή υπεριώδες φως μικρού μήκους κύματος. Η μελέτη του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος οδήγησε σε σημαντικά βήματα στην κατανόηση της κβαντικής φύσης του φωτός και των ηλεκτρονίων και επηρέασε τον σχηματισμό της έννοιας της δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίων. [1] Άλλα φαινόμενα όπου το φως επηρεάζει την κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων περιλαμβάνουν το φωτοαγώγιμο φαινόμενο (γνωστό και ως φωτοαγωγιμότητα ή φωτοανθεκτικότητα), το φωτοβολταϊκό αποτέλεσμα και το φωτοηλεκτροχημικό αποτέλεσμα. Η φωτοδίοδο μπορεί να εμφανιστεί από οποιοδήποτε υλικό, αλλά είναι πιο εύκολα παρατηρήσιμη από μέταλλα ή άλλους αγωγούς επειδή η διαδικασία προκαλεί ανισορροπία φορτίου και εάν αυτή η ανισορροπία φορτίου δεν εξουδετερώνεται από την ροή ρεύματος (ενεργοποιούμενη από την αγωγιμότητα), το πιθανό εμπόδιο στις εκπομπές αυξάνεται το ρεύμα εκπομπών σταματά. Είναι επίσης σύνηθες να υπάρχει η επιφάνεια εκπομπής σε κενό, καθώς τα αέρια εμποδίζουν τη ροή των φωτοηλεκτρονίων και δυσχεραίνουν την παρατήρηση. Επιπρόσθετα, το φράγμα ενέργειας στη φωτοβολία αυξάνεται συνήθως με λεπτές στιβάδες οξειδίου σε μεταλλικές επιφάνειες, εάν το μέταλλο έχει εκτεθεί σε οξυγόνο, έτσι ώστε τα περισσότερα πρακτικά πειράματα και συσκευές που βασίζονται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο να χρησιμοποιούν καθαρές μεταλλικές επιφάνειες σε κενό. Όταν το φωτοηλεκτρονίο εκπέμπεται σε στερεό και όχι σε κενό, ο όρος εσωτερική φωτοεκπομπή χρησιμοποιείται συχνά, και η εκπομπή σε κενό διακρίνεται ως εξωτερική φωτοδίοδο.

Συσκευή Φωτοηλεκτρικού Φαινομένου

Flash frequency: 10Hz, 20Hz, 30Hz, 40Hz, 50Hz

Frequency error: Less than 1%

Duration of single pulse: 4ms

Αξιολογήσεις

Δεν υπάρχει καμία αξιολόγηση ακόμη.

Δώστε πρώτος μία αξιολόγηση “Συσκευή Φωτοηλεκτρικού Φαινομένου”

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *