falowniki fotowoltaiczne Kilka fizycznych faktów o efekcie fotoelektrycznym
Zaproponowane przez Alberta Einsteina wyjaśnienie zjawiska i jego opis matematyczny oparte jest na założeniu, że energia wiązki światła pochłaniana jest w postaci porcji (kwantów) równych \displaystyle h\nu h\nu , gdzie h jest stałą Plancka, a \displaystyle \nu \nu oznacza częstotliwość fali. Kwant promieniowania pochłaniany jest przy tym w całości. Einstein założył dalej, że usunięcie elektronu z powierzchni metalu (substancji) wymaga pewnej pracy zwanej pracą wyjścia, która jest wielkością charakteryzującą daną substancję (stałą materiałową). Pozostała energia unoszona jest przez emitowany elektron. Z tych rozważań wynika wzór:
\displaystyle h\nu =W+E_k \displaystyle h\nu =W+E_k
gdzie:
h ? stała Plancka;
? ? częstotliwość padającego fotonu;
W ? praca wyjścia;
Ek ? maksymalna energia kinetyczna emitowanych elektronów.
Hipoteza kwantów wyjaśnia, dlaczego energia fotoelektronów jest zależna od częstości światła, oraz że poniżej pewnej częstotliwości światła zjawisko fotoelektryczne nie zachodzi. Einstein opublikował swoją pracę, w której wyjaśnił zjawisko fotoelektryczne, w Annalen der Physik w 1905 r.
Otrzymane równanie zostało potwierdzone doświadczalnie przez Millikana. Millikan był zagorzałym przeciwnikiem koncepcji Einsteina i przez 10 lat eksperymentował próbując ją obalić. Paradoksalnie, jego doświadczenia stały się koronnym dowodem słuszności kwantowej natury światła. Co więcej, precyzyjne pomiary Millikana umożliwiły bardzo dokładne wyznaczenie stałej Plancka. Równanie opisujące zależności energetyczne w fotoefekcie nazywane bywa równaniem Millikana-Einsteina.
W 1921 roku Einstein uzyskał Nagrodę Nobla, za specjalne osiągnięcia w dziedzinie fizyki, w szczególności za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego (teoria względności nie była wtedy jeszcze wystarczająco poparta obserwacjami).
Idea kwantu energii została zapożyczona przez Einsteina z prac Plancka dotyczących wyjaśnienia zjawiska promieniowania ciała doskonale czarnego.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Efekt_fotoelektryczny#Obja.C5.9Bnienie_zjawiska
Czym jest zjawisko fotoelektryczne?
Efekt fotoelektryczny (zjawisko fotoelektryczne, fotoefekt, fotoemisja) ? zjawisko fizyczne polegające na emisji elektronów z powierzchni przedmiotu, zwane również precyzyjniej zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym ? dla odróżnienia od wewnętrznego.
W zjawisku fotoelektrycznym wewnętrznym nośniki ładunku są przenoszone pomiędzy pasmami energetycznymi, na skutek naświetlania promieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład światłem widzialnym) o odpowiedniej częstotliwości, zależnej od rodzaju przedmiotu.
Emitowane w zjawisku fotoelektrycznym elektrony nazywa się czasem fotoelektronami. Energia kinetyczna fotoelektronów nie zależy od natężenia światła, a jedynie od jego częstotliwości. Gdy oświetlanym ośrodkiem jest gaz, zachodzi zjawisko fotojonizacji, natomiast gdy zachodzi zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne, mówi się o fotoprzewodnictwie.
Odkrycie i wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego przyczyniło się do rozwoju korpuskularno-falowej teorii materii, w której obiektom mikroświata przypisywane są jednocześnie własności falowe i materialne (korpuskularne). Wyjaśnienie i matematyczny opis efektu fotoelektrycznego zawdzięczamy Albertowi Einsteinowi, który w 1905 roku wykorzystał do tego hipotezę kwantów wysuniętą przez Maxa Plancka w 1900 roku.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Efekt_fotoelektryczny
Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne
W efekcie fotoelektrycznym wewnętrznym energia fotonu też jest całkowicie pochłaniana przez elektron, ale elektron nie jest uwalniany, jak to ma miejsce w zjawisku fotoelektrycznym zewnętrznym; przenosi się on do pasma przewodnictwa, zmieniając tym samym własności elektryczne materiału (fotoprzewodnictwo). Zjawisko to zachodzi tylko wówczas, gdy energia fotonu jest większa, niż wynosi szerokość pasma wzbronionego (odległość energetyczna między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa). Przenoszenie elektronów przez fotony na wyższe poziomy energetyczne w pobliżu złącza wywołuje siłę elektromotoryczną na styku dwóch materiałów pod wpływem światła, zjawisko to zwane jest fotoelektrycznym zjawiskiem zaworowym lub zjawiskiem fotowoltaicznym.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Efekt_fotoelektryczny