Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
βελτιώσεις - διορθώσεις |
ορθογραφ |
||
Γραμμή 2:
Το '''φωτοηλεκτρικό φαινόμενο''' είναι μια [[κβαντομηχανική|κβαντική]] διεργασία κατά την οποία απελευθερώνονται [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρόνια]] από μια επιφάνεια [[αγωγός|αγωγού]] όταν προσπέσει σε αυτή [[ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία]] ''[[Συχνότητα|συχνότητας]]'' τέτοιας ώστε τα ηλεκτρόνια να κατορθώσουν να υπερπηδήσουν το φράγμα δυναμικής ενέργειας που τα "εγκλωβίζει" στην επιφάνεια αυτή. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να παραχθεί [[ηλεκτρικό ρεύμα]].
Εφαρμογές του
== Ιστορικό ==
Γραμμή 9:
== Πείραμα Βίλχελμ Χάλβακς και Φίλιπ Λέναρντ ==
Μετά την ανακάλυψη του [[Ηλεκτρόνιο|ηλεκτρονίου]] το [[1897]] κατέστη σαφές πως το φως προκαλεί εκπομπή ηλεκτρονίων που ωθούνται προς την άνοδο λόγω:
# του [[Ηλεκτρικό πεδίο|ηλεκτρικού πεδίου]]
# της αρκετά μεγάλης [[Ταχύτητα|ταχύτητας]] που
Οι έρευνες του Φίλιπ Λέναρντ οδήγησαν στην ανακάλυψη του γεγονότος ότι η κινητική ενέργεια που παρουσιάζουν τα απελευθερούμενα ηλεκτρόνια είναι ανεξάρτητη από την ένταση του φωτός.
Ο Ρόμπερτ Μίλικαν ανακάλυψε ότι όταν προσπίπτει μονοχρωματικό φως μικρότερο μιας [[Συχνότητα|συχνότητας]] που ονομάστηκε [[Συχνότητα Κατωφλίου]] δεν εκδηλώνεται το φαινόμενο ανεξαρτήτως της έντασης του φωτός. Το φαινόμενο αυτό δεν εξηγείται με την [[Κλασική Φυσική]] καθώς παραβαίνει
:::::::::::<math> \ hv = E_{K_{max}} + b\ </math>
Γραμμή 25:
* Το μέταλλο φορτίζεται μόνο όταν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει [[συχνότητα]] μεγαλύτερη ή ίση από μια ορισμένη τιμή. Η τιμή αυτή ονομάζεται οριακή συχνότητα ή διαφορετικά ''[[Συχνότητα κατωφλίου]]'' (σύμβολο <math>\ v_0 \ </math>).
* Αν η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι μεγαλύτερη η ίση της συχνότητας κατωφλίου ο αριθμός των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται είναι ανάλογος της [[Ένταση φωτεινής ακτινοβολίας|''έντασης'']] (σύμβολο <math>\ J \ </math>) της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.
* Η εκπομπή φωτοηλεκτρονίων από το μέταλλο γίνεται σχεδόν ταυτόχρονα με το φωτισμό της επιφάνειάς του (για την ακρίβεια ο [[χρόνος]] από το φωτισμό του μετάλλου μέχρι την εκπομπή
* Η μέγιστη κινητική ενέργεια με την οποία τα φωτοηλεκτρόνια εγκαταλείπουν το μέταλλο είναι ανάλογη της συχνότητας της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, και ανεξάρτητη από την έντασή της.
Γραμμή 32:
Συγκεκριμένα:
* Σύμφωνα με την Κλασσική Φυσική τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να απελευθερωθούν απορροφώντας αθροιστικά την ενέργεια της ακτινοβολίας που προσπίπτει σε αυτά. Δηλαδή,
* Λόγω του τρόπου απελευθέρωσης που υποδεικνύει η Κλασσική Φυσική, η απελευθέρωση των ηλεκτρονίων θα απαιτούσε τον φωτισμό του μετάλλου για κάποιο χρονικό διάστημα. Αντιθέτως, αυτή συμβαίνει σχεδόν ακαριαία.
* Πάλι λόγω του τρόπου απελευθέρωσης, η μέγιστη κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων θα έπρεπε να είναι ανάλογη της έντασης της ακτινοβολίας, δηλαδή της ποσότητας της ακτινοβολίας την οποία δέχεται το μέταλλο. Αντιθέτως, αυτή είναι ανάλογη της συχνότητας.
== Ερμηνεία στα πλαίσια της κβαντικής μηχανικής ==
Η ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου έγινε το [[1905]] από τον [[Άλμπερτ Αϊνστάιν]] που πήρε το [[βραβεία Νόμπελ|βραβείο Νόμπελ]] για αυτή του την εργασία. Για να ερμηνεύσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ο Αϊνστάιν υπέθεσε ότι η ενέργεια ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος δεν είναι ισοκατανεμημένη στο κυματικό μέτωπο αλλά μεταφέρεται σε διακριτές ποσότητες που ονομάζονται [[Φωτόνιο|φωτόνια]]. Η διαπίστωση αυτή αποτέλεσε, μαζί με την ερμηνεία της ακτινοβολίας του [[μέλαν σώμα|μέλανος σώματος]] από τον Πλανκ και την παρατήρηση του [[Φαινόμενο Κόμπτον|φαινομένου Κόμπτον]]
:::::::::::<math> \ E_{\phi} = hv\ </math>
Γραμμή 45:
:::::::::::<math> \ E = nhv\ </math>
Ο Αϊνστάιν θεώρησε ότι κάθε φωτόνιο, όταν δίνει την ενέργειά του, τη δίνει ολόκληρη και μόνο σε ένα ηλεκτρόνιο κάθε φορά. Αν αυτή είναι αρκετή για να αντισταθμίσει την έλξη που δέχεται το ηλεκτρόνιο από τον πυρήνα, το ηλεκτρόνιο απελευθερώνεται. Διαφορετικά, εκπέμπει την ακτινοβολία που απορροφήθηκε στο περιβάλλον. Το
:::::::::::<math> \ hv = E_{K_{max}} + b\ </math>
| |||