Fotoelektriline efekt vs fotogalvaaniline efekt
Viidid, kuidas elektronid kiirgavad fotoelektrilises ja fotogalvaanilises efektis, loovad nende vahel erinevuse. Nende kahe termini eesliide "foto" viitab sellele, et mõlemad protsessid toimuvad valguse vastasmõju tõttu. Tegelikult hõlmavad need elektronide emissiooni valguse energia neeldumise teel. Kuid need erinevad määratluse poolest, kuna progresseerumisetapid on igal juhul erinevad. Peamine erinevus nende kahe protsessi vahel on see, et fotoelektrilise efekti korral kiirgatakse elektronid ruumi, samas kui fotogalvaanilise efekti korral sisenevad emiteeritud elektronid otse uude materjali. Arutame seda siin üksikasjalikult.
Mis on fotoelektriline efekt?
Selle idee pakkus 1905. aastal eksperimentaalsete andmete põhjal välja Albert Einstein. Samuti selgitas ta oma teooriat valguse osakeste olemuse kohta, kinnitades laine-osakeste duaalsuse olemasolu kõigi aine ja kiirguse vormide puhul. Oma fotoelektrilise efekti katses selgitab ta, et kui metallile teatud aja jooksul valgust kõrvale hoida, võivad metalliaatomites olevad vabad elektronid absorbeerida valgusest energiat ja väljuda pinn alt, mis kiirgab end kosmosesse. Et see juhtuks, peab valgus kandma teatud läviväärtusest kõrgemat energiataset. Seda läviväärtust nimetatakse ka vastava metalli tööfunktsiooniks. Ja see on minimaalne energia, mis on vajalik elektroni eemaldamiseks selle kestast. Täiendav energia muundatakse elektroni kineetiliseks energiaks, mis võimaldab sellel pärast vabanemist vab alt liikuda. Kui aga anda ainult tööfunktsiooniga võrdne energia, jäävad kiirgavad elektronid metalli pinnale, kineetilise energia puudumise tõttu liikumatud.
Et valgus edastaks oma energia materiaalset päritolu elektronile, arvatakse, et valguse energia ei ole tegelikult pidev nagu laine, vaid tuleb diskreetsete energiapakettidena, mida tuntakse kui Seetõttu on valgusel võimalik iga energiakvanti üle kanda üksikutele elektronidele, pannes need oma kestast välja liikuma. Peale selle, kui metall kinnitatakse katoodina vaakumtorusse, mille vastasküljel on vastuvõttev anood välise vooluringiga, tõmbab katoodist väljuvad elektronid külge anood, mida hoitakse positiivsel pingel ja Seetõttu edastatakse vaakumis vool, mis viib vooluringi lõpule. See oli Albert Einsteini avastuste aluseks, mis võitsid talle 1921. aastal Nobeli füüsikaauhinna.
Mis on fotogalvaaniline efekt?
Seda nähtust täheldas esmakordselt prantsuse füüsik A. E. Becquerel aastal 1839, kui ta püüdis tekitada voolu kahe lahusesse sukeldatud ja valguse käes oleva plaatina ja kulla plaadi vahel. Siin juhtub see, et metalli valentsribas olevad elektronid neelavad valguse energiat ja ergastamisel hüppavad juhtivusribale ja saavad seega vab alt liikuda. Neid ergastatud elektrone kiirendab sisseehitatud ristmikupotentsiaal (Galvani potentsiaal), nii et nad saavad otse ühest materjalist teise ristuda, vastupidiselt vaakumruumi läbimisele, nagu fotoelektrilise efekti puhul, mis on keerulisem. Selle kontseptsiooni alusel töötavad päikesepatareid.
Mis vahe on fotoelektrilisel ja fotogalvaanilisel efektil?
• Fotoelektrilise efekti korral eralduvad elektronid vaakumruumi, samas kui fotogalvaanilise efekti korral sisenevad elektronid kiirgamisel otse teise materjali.
• Fotogalvaanilist efekti täheldatakse kahe metalli vahel, mis on lahuses omavahel ühenduses, kuid fotoelektriline efekt toimub katoodkiiretorus, kus osalevad katoodi ja välise vooluahela kaudu ühendatud anoodi.
• Fotoelektrilise efekti tekkimine on fotogalvaanilise efektiga võrreldes keerulisem.
• Emiteeritud elektronide kineetiline energia mängib fotoelektrilise efekti tekitatud voolus suurt rolli, samas kui fotogalvaanilise efekti puhul pole see nii oluline.
• Fotogalvaanilise efekti kaudu kiiratavad elektronid surutakse läbi ristmikupotentsiaali, vastupidiselt fotoelektrilisele efektile, kus ühenduspotentsiaal puudub.
