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फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्या है

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आधुनिक दुनिया में, फोटोवोल्टिक प्रभाव लगभग हर जगह उपयोग किया जाता है: अलार्म, सौर पैनल, सेंसर, आदि। आइए ऐसी खोज के बारे में अधिक विस्तार से जानें।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज का इतिहास

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज 19 वीं शताब्दी के अंत में की गई थी, जिसका अर्थ 1887 में वैज्ञानिक जी। हर्ट्ज, जिन्होंने एक प्रयोग के दौरान पता लगाया कि जस्ता गेंदों के बीच एक स्पार्क डिस्चार्ज बहुत आसानी से निकल जाता है जब गेंदों में से एक पराबैंगनी प्रकाश से प्रबुद्ध होता है।

उसी वर्ष ए। जी स्टोलेटोव ने पाया कि प्रकाश की कार्रवाई के तहत जारी किए गए चार्ज का नकारात्मक संकेत है।

1898 में, लेनार्ड और थॉमसन ने पाया कि कणों का आवेश, जो प्रकाश प्रवाह की क्रिया द्वारा पदार्थ से बाहर निकाला जाता है, एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश के बराबर होता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, इस खोज ने वैज्ञानिक समुदाय में वास्तविक रुचि पैदा की और लगभग तुरंत ही बड़ी संख्या में मौलिक प्रश्न उठाए।

और सभी क्योंकि उस समय कोई भी सिद्धांत किसी भी स्वीकार्य तरीके से इस आशय की व्याख्या नहीं कर सकता था।

बेशक, धातुओं के शास्त्रीय सिद्धांत ने धातु से इलेक्ट्रॉनों को बाहर करने के लिए प्रकाश प्रवाह को मना नहीं किया था।

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शास्त्रीय तर्क के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंगें संरचना से इलेक्ट्रॉनों को अच्छी तरह से "धो सकती हैं" धातु उसी तरह जैसे समुद्र की लहरें सतह की तरफ उठती हैं और समुद्र के विभिन्न हिस्सों को हरा देती हैं सामग्री।

केवल समस्या यह थी कि फोटो प्रभाव को इतनी आसानी से नहीं समझाया जा सकता है, और यहाँ क्यों है:

  1. प्रकाश प्रवाह के साथ धातु के विकिरण की प्रक्रिया शुरू होने के तुरंत बाद इलेक्ट्रॉन लगभग दिखाई दिए।
  2. जैसा कि यह निकला, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव सबसे कमजोर प्रकाश प्रवाह पर भी दिखाई दिया, और विकिरण की तीव्रता में वृद्धि के साथ, "धोया गया" इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा अपरिवर्तित रही।
  3. फोटो प्रभाव व्यावहारिक रूप से जड़ता है।
  4. प्रत्येक पदार्थ में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की अपनी निचली सीमा होती है। यह वह आवृत्ति है जिस पर यह प्रभाव अभी भी देखा जाता है।

ये कारक इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रकाश की बातचीत की शास्त्रीय दृष्टि में फिट नहीं थे।

इन समस्याओं का हल प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी ए। 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में आइंस्टीन। इसके अलावा, उन्होंने जो समाधान पाया वह क्वांटम यांत्रिकी के विकास के लिए एक गंभीर प्रेरणा थी।

इसलिए, आइंस्टीन की खोज से कुछ समय पहले, एक अन्य वैज्ञानिक, मैक्स प्लैंक ने प्रदर्शित किया कि काले शरीर का विकिरण हो सकता है वर्णन करते हुए, यह मानते हुए कि परमाणु कुछ ऊर्जा भागों में प्रकाश का उत्सर्जन और अवशोषित कर सकते हैं - क्वांटा।

प्लैंक ने यह धारणा सामने रखी कि ऐसी घटना परमाणु की विशिष्ट संरचना के कारण होती है, न कि प्रकाश की प्रकृति के कारण।

और अब अल्बर्ट आइंस्टीन ने इस सिद्धांत को सामने रखा कि प्रकाश को तथाकथित भागों में वितरित किया जाता है, जिन्हें फोटोन कहा जाता है।

इस मामले में, फोटोन की दोहरी प्रकृति होती है और यह एक कण और एक लहर के रूप में व्यवहार कर सकता है।

इसलिए, जब एक इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत करते हैं, तो एक फोटॉन एक कण की तरह व्यवहार कर सकता है, और, मोटे तौर पर बोल रहा है, शाब्दिक रूप से अपनी परमाणु कक्षा से इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालता है।

यदि हम एक सादृश्य आकर्षित करते हैं, तो दो बिलियर्ड गेंदों की टक्कर के साथ सहयोग सबसे उपयुक्त है।

और क्या उल्लेखनीय है, इस तरह से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर करने के लिए, एक फोटॉन पर्याप्त होगा। प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि के साथ, फोटॉनों की संख्या (और इसलिए इलेक्ट्रॉनों को खटखटाया जाता है) की संख्या बढ़ जाती है, लेकिन एक अलग से इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा नहीं।

और इसका मतलब है कि प्रकाश प्रवाह की तीव्रता पर न तो ऊर्जा और न ही किसी भी तरह से फोटोइलेक्ट्रॉन की गति निर्भर करती है। निर्भरता केवल आवृत्ति पर है।

इस तरह के तर्क के परिणामस्वरूप, वैज्ञानिक ने निम्नलिखित सूत्र निकाले:

यह समीकरण फोटोलेक्ट्रोन्स की ऊर्जा का वर्णन करता है।

और यह पता चला है कि प्रकाशीय प्रभाव एक प्रकाश प्रवाह (या एक अन्य विद्युत चुम्बकीय) के संपर्क की घटना से अधिक कुछ नहीं है विकिरण) एक सामग्री के साथ जिसमें एक इलेक्ट्रॉन पदार्थ के एक परमाणु से बाहर खटखटाया जाता है, जो प्रकाश की एक मात्रा के सटीक हिट के कारण होता है बहे।

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