Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ ընդդեմ ֆոտոգալվանական էֆեկտի
Էլեկտրոնների արտանետման եղանակները ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի և ֆոտոգալվանային էֆեկտի մեջ ստեղծում են տարբերություն նրանց միջև: Այս երկու տերմինների «լուսանկար» նախածանցը հուշում է, որ այս երկու գործընթացներն էլ տեղի են ունենում լույսի փոխազդեցության պատճառով: Իրականում դրանք ներառում են էլեկտրոնների արտանետում լույսից էներգիայի կլանմամբ։ Այնուամենայնիվ, դրանք տարբերվում են սահմանմամբ, քանի որ առաջընթացի քայլերը տարբեր են յուրաքանչյուր դեպքում: Երկու գործընթացների հիմնական տարբերությունն այն է, որ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտում էլեկտրոնները արտանետվում են տարածություն, մինչդեռ ֆոտոգալվանային ազդեցության դեպքում արտանետվող էլեկտրոնները ուղղակիորեն մտնում են նոր նյութ:Եկեք մանրամասն քննարկենք այստեղ:
Ի՞նչ է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը:
Այն Ալբերտ Էյնշտեյնն էր, ով առաջարկեց այս գաղափարը 1905 թվականին փորձարարական տվյալների միջոցով: Նա նաև բացատրեց լույսի մասնիկային բնույթի մասին իր տեսությունը՝ հաստատելով ալիք-մասնիկ երկակիության գոյությունը նյութի և ճառագայթման բոլոր ձևերի համար։ Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի հետ կապված իր փորձի ժամանակ նա բացատրում է, որ երբ լույսը որոշակի ժամանակով խուսափում է մետաղից, մետաղի ատոմների ազատ էլեկտրոնները կարող են էներգիա կլանել լույսից և դուրս գալ մակերեսից՝ արտանետվելով տիեզերք: Որպեսզի դա տեղի ունենա, լույսը պետք է կրի էներգիայի ավելի բարձր մակարդակ, քան որոշակի շեմային արժեք: Այս շեմային արժեքը կոչվում է նաև համապատասխան մետաղի «աշխատանքային ֆունկցիա»: Եվ սա այն նվազագույն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է էլեկտրոնն իր թաղանթից հեռացնելու համար: Տրամադրվող լրացուցիչ էներգիան կվերածվի էլեկտրոնի կինետիկ էներգիայի՝ թույլ տալով նրան ազատ տեղաշարժվել ազատվելուց հետո: Այնուամենայնիվ, եթե ապահովվի միայն աշխատանքային ֆունկցիային հավասար էներգիա, ապա արտանետվող էլեկտրոնները կմնան մետաղի մակերեսի վրա՝ կինետիկ էներգիայի բացակայության պատճառով չկարողանալով շարժվել։
Որպեսզի լույսն իր էներգիան փոխանցի նյութական ծագում ունեցող էլեկտրոնին, ենթադրվում է, որ լույսի էներգիան իրականում ալիքի նման շարունակական չէ, այլ գալիս է էներգիայի դիսկրետ փաթեթներով, որոնք հայտնի են որպես. «Քվանտա»: Հետևաբար, լույսի համար հնարավոր է յուրաքանչյուր էներգիայի քվանտա փոխանցի առանձին էլեկտրոնների՝ ստիպելով դրանք դուրս մղվել իրենց թաղանթից: Ավելին, երբ մետաղը որպես կաթոդ ամրագրվում է վակուումային խողովակի մեջ, որի հակառակ կողմում ընդունող անոդն է արտաքին շղթայով, կաթոդից արտանետվող էլեկտրոնները ձգվելու են անոդով, որը պահպանվում է դրական լարման և Հետևաբար, վակուումի ներսում հոսանք է փոխանցվում, որն ավարտում է միացումը:Սա Ալբերտ Էյնշտեյնի բացահայտումների հիմքն էր, որը նրան 1921 թվականին Նոբելյան մրցանակ ստացավ ֆիզիկայի բնագավառում:
Ի՞նչ է ֆոտոգալվանային էֆեկտը:
Այս երևույթն առաջին անգամ նկատվել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ա. Է. Բեքերելի կողմից 1839 թվականին, երբ նա փորձեց հոսանք առաջացնել պլատինի և ոսկու երկու թիթեղների միջև՝ ընկղմված լուծույթի մեջ և այն ենթարկվելով լույսի: Այստեղ տեղի է ունենում այն, որ մետաղի վալենտական գոտու էլեկտրոնները կլանում են լույսի էներգիան և գրգռման ժամանակ ցատկում դեպի հաղորդման գոտի և այդպիսով դառնում են ազատ շարժվելու: Այս գրգռված էլեկտրոններն այնուհետև արագանում են ներկառուցված միացման պոտենցիալով (Գալվանի պոտենցիալ), որպեսզի նրանք կարողանան ուղղակիորեն անցնել մի նյութից մյուսը, ի տարբերություն վակուումային տարածության հատման, ինչպես ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի դեպքում, որն ավելի դժվար է: Արևային մարտկոցները գործում են այս հայեցակարգով:
Ո՞րն է տարբերությունը ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի և ֆոտոգալվանային էֆեկտի միջև:
• Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտում էլեկտրոնները արտանետվում են վակուումային տարածություն, մինչդեռ ֆոտոգալվանային էֆեկտի դեպքում էլեկտրոնները արտանետման ժամանակ ուղղակիորեն մտնում են մեկ այլ նյութ:
• Ֆոտովոլտային էֆեկտը նկատվում է երկու մետաղների միջև, որոնք միմյանց հետ փոխկապակցված են լուծույթում, բայց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը տեղի է ունենում կաթոդային ճառագայթների խողովակում, որը մասնակցում է կաթոդին և արտաքին շղթայով միացված անոդին:
• Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի առաջացումը ավելի դժվար է, երբ համեմատվում է ֆոտոգալվանային էֆեկտի հետ:
• Արտանետվող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան մեծ դեր է խաղում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կողմից արտադրվող հոսանքի մեջ, մինչդեռ այն այնքան էլ կարևոր չէ ֆոտոգալվանային էֆեկտի դեպքում:
• Արտանետվող էլեկտրոնները ֆոտոգալվանային էֆեկտի միջոցով մղվում են միացման պոտենցիալի միջով, ի տարբերություն ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի, որտեղ չկա միացման պոտենցիալ:
