光電効果

E = hf - Φ

光電効果は、物質から電子が放出される物理現象です。 十分に高い周波数の光にさらされた場合。この現象はもっと知られています この問題は科学者の間で多くの議論の対象となってきました。彼らは性質について意見が分かれていた 光さえも。それは波だったのか、それとも粒子だったのか?

それは 1887 年に始まります。 電磁波の発見で有名なドイツのハインリヒ・ルドルフ・ヘルツ(1857-1894) は、非常に単純な実験で光電効果を発見しました。

金属板2枚 真空中に置かれます。これらのプレートには電位差が適用されます。流れる電流は システム内で測定されます。金属板は真空中に置かれているため、電子は存在しません。 一方の電極からもう一方の電極に受け渡すためのサポートがないため、電流が流れません。 システム。

ヘルツはプレートの 1 つを赤い光で照らしますが、何も起こりません。照らします 次に、プレートに青い光が当たり、電流が流れ始めることに気づきます。

そこには 光は金属の表面に当たることによって金属から電子を奪い、これが外観に相当します。 電子は帯電しているので、電気が発生します。しかし、この説明では十分ではありません。

1900 年に別のドイツの物理学者マックス プランク (1858-1947) は黒体放射を研究しました。 そして光の放出の理論を提案します。光は微粒子の活動に対応します 微視的な振動であり、放出されるエネルギー E は振動周波数に比例します。 (E = hν)。彼はこの光の素量を「量子」と呼んでいます。

こちらはアルバート・アインシュタイン (1879-1955) これは光電効果の理解に大きく貢献するでしょう。彼は混ぜてくれる ヘルツ、ハルブヴァッハス、エルスター、ガイテル、レナードのすべての実験結果と理論的仮説 プランクの。彼は、光は個々の粒子で構成されているという理論を提案しています。 フォトンと呼ばれます。これらの光子は正比例する量子化されたエネルギーを持っていると仮定します。 彼らの周波数で。この仮説により、光の周波数と周波数の関係を説明することが可能になりました。 高エネルギー光にさらされたときに材料から放出される電子のエネルギー。

アインシュタインの光電効果の方程式は、放出された電子の運動エネルギーを次のように関連付けます。 入射光の光子のエネルギー。

これは E = hf - Φ で与えられます。ここで、E はエネルギーです 放出された電子の速度論、h はプランク定数、f は入射光の周波数 Φ は材料の仕事関数です。

h で示されるプランク定数は定数です 光子のエネルギーを計算するために使用される基礎物理学。およその値があります 6.626 x 10^-34 ジュール秒 (J.s)。 f で示される入射光の周波数は、 1 秒あたりの光の完全なサイクルであり、ヘルツ (Hz) で測定されます。

仕事関数 Φで示される材料のΦは、材料から電子を放出するのに必要な最小エネルギーです。場合によります 化学結合の性質、結晶構造など、材料自体の特性 およびその構成。仕事関数は、電子がどれだけ簡単に移動できるかを示す尺度です。 材料から排出される。大きいほど、材料から電子を放出するのが難しくなります。

アインシュタインの光電効果の方程式は、電子の運動エネルギーが 放出される光量は、入射光の光子エネルギーから関数を引いたものに正比例します。 材料を使って作業すること。これは、入射光の周波数が低すぎると、エネルギーが 光子は、たとえ自由に動けたとしても、材料から電子を放出するには不十分です。 光電効果が発生するには、入射光の周波数が を超える必要があります。 材料の仕事関数によって決定されるしきい値。

アインシュタインの効果の方程式 光電は光の性質を理解する上で重要な意味を持ち、 物質だけでなく、科学技術の多くの分野、特に物理学でも 材料、太陽エネルギー、医療画像。

写真 ：10^-14メートルまたは 10 フェルミ、それは原子核の大きさです。 19世紀の終わり頃、 私たちは原子が分割できない物質の要素ではないことを発見しました。
E = hf - Φ、ここで E はエネルギーです 放出された電子の速度論、h はプランク定数、f は入射光の周波数 Φ は材料の仕事関数であり、材料の特性に依存します。
ノーベル賞は、 物理学は、1921 年にアインシュタインが光電効果を説明したとみなされました。