Fotoelektriskais efekts pret fotoelektrisko efektu
Veidi, kādos elektroni tiek izstaroti fotoelektriskajā un fotoelektriskajā efektā, rada atšķirību starp tiem. Prefikss “foto” šajos divos terminos liecina, ka abi šie procesi notiek gaismas mijiedarbības dēļ. Faktiski tie ir saistīti ar elektronu emisiju, absorbējot enerģiju no gaismas. Tomēr to definīcija atšķiras, jo katrā gadījumā progresēšanas posmi ir atšķirīgi. Galvenā atšķirība starp abiem procesiem ir tāda, ka fotoelektriskajā efektā elektroni tiek izstaroti telpā, bet fotoelektriskajā efektā emitētie elektroni tieši nonāk jaunā materiālā. Apspriedīsim to sīkāk šeit.
Kas ir fotoelektriskais efekts?
Tas bija Alberts Einšteins, kurš ierosināja šo ideju 1905. gadā, izmantojot eksperimentālos datus. Viņš arī izskaidroja savu teoriju par gaismas daļiņu dabu, apstiprinot viļņu un daļiņu dualitātes esamību visiem matērijas un starojuma veidiem. Savā fotoelektriskā efekta eksperimentā viņš paskaidro, ka, ja gaisma kādu laiku tiek izvairīta no metāla, brīvie elektroni metāla atomos var absorbēt enerģiju no gaismas un iznākt no virsmas, izstarojot sevi kosmosā. Lai tas notiktu, gaismai ir jānes enerģijas līmenis, kas pārsniedz noteiktu sliekšņa vērtību. Šo robežvērtību sauc arī par attiecīgā metāla “darba funkciju”. Un šī ir minimālā enerģija, kas nepieciešama, lai noņemtu elektronu no tā apvalka. Papildu sniegtā enerģija tiks pārvērsta elektrona kinētiskajā enerģijā, ļaujot tam brīvi pārvietoties pēc atbrīvošanas. Taču, ja tiek nodrošināta tikai enerģija, kas vienāda ar darba funkciju, izstarotie elektroni paliks uz metāla virsmas, nespēs kustēties kinētiskās enerģijas trūkuma dēļ.
Lai gaisma nodotu savu enerģiju materiālas izcelsmes elektronam, tiek uzskatīts, ka gaismas enerģija patiesībā nav nepārtraukta kā vilnis, bet nāk diskrētās enerģijas paketēs, kas pazīstamas kā Tāpēc gaisma var pārnest katru enerģijas kvantu uz atsevišķiem elektroniem, liekot tiem izkļūt no čaulas. Turklāt, ja metāls ir nostiprināts kā katods vakuuma caurulē ar uztverošo anodu pretējā pusē ar ārēju ķēdi, elektronus, kas tiek izvadīti no katoda, piesaistīs anods, kas tiek uzturēts pozitīvā sprieguma un, tāpēc vakuumā tiek pārraidīta strāva, pabeidzot ķēdi. Tas bija Alberta Einšteina atklājumu pamatā, kas viņam 1921. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā.
Kas ir fotoelementu efekts?
Šo parādību pirmo reizi novēroja franču fiziķis A. E. Bekerels 1839. gadā, kad viņš mēģināja radīt strāvu starp divām platīna un zelta plāksnēm, kas iegremdētas šķīdumā un pakļautas gaismas iedarbībai. Šeit notiek tas, ka metāla valences joslā esošie elektroni absorbē enerģiju no gaismas un pēc ierosmes lec uz vadīšanas joslu un tādējādi kļūst brīvi kustēties. Pēc tam šos ierosinātos elektronus paātrina iebūvētais savienojuma potenciāls (Galvani potenciāls), lai tie varētu tieši šķērsot no viena materiāla uz otru, atšķirībā no vakuuma telpas šķērsošanas, piemēram, fotoelektriskā efekta gadījumā, kas ir grūtāk. Saules baterijas darbojas saskaņā ar šo koncepciju.
Kāda ir atšķirība starp fotoelektrisko un fotoelektrisko efektu?
• Fotoelektriskajā efektā elektroni tiek izstaroti vakuuma telpā, turpretim fotoelektriskā efekta gadījumā elektroni pēc emisijas tieši nonāk citā materiālā.
• Fotoelektriskais efekts tiek novērots starp diviem metāliem, kas šķīdumā ir saistīti viens ar otru, bet fotoelektriskais efekts notiek katodstaru lampā, piedaloties katodam un anodam, kas savienots caur ārējo ķēdi.
• Fotoelektriskā efekta rašanās ir grūtāka, salīdzinot ar fotoelektrisko efektu.
• Izstaroto elektronu kinētiskajai enerģijai ir liela nozīme fotoelektriskā efekta radītajā strāvā, turpretim fotoelektriskā efekta gadījumā tā nav tik svarīga.
• Izstarotie elektroni, izmantojot fotoelektrisko efektu, tiek izspiesti caur savienojuma potenciālu pretstatā fotoelektriskajam efektam, kurā nav iesaistīts savienojuma potenciāls.
