Fotoelektrilise efekti ja fotogalvaanilise efekti erinevus

Fotoelektriline efekt vs fotogalvaaniline efekt
 

Elektroodide fotoelektrilise efekti ja fotogalvaanilise efekti väljastamise viisid loovad nende vahel erinevuse. Eesliide "foto" nendes kahes terminis viitab sellele, et mõlemad protsessid toimuvad valguse koostoime tõttu. Tegelikult hõlmavad need elektronide eraldumist valguse energia neeldumisel. Kuid need on määratluse poolest erinevad, kuna progresseerumise sammud on igal juhul erinevad. Peamine erinevus kahe protsessi vahel on see, et fotoelektrilises efektis eralduvad elektronid ruumi, samas kui fotogalvaanilise efekti korral sisenevad kiirgavad elektronid otse uude materjali. Arutame seda siin üksikasjalikult.

Mis on fotoelektriefekt?

See oli Albert Einstein kes pakkus selle idee välja 1905. aastal katseandmete kaudu. Samuti selgitas ta oma teooriat valguse osakeste olemuse kohta, kinnitades laineosakeste duaalsuse olemasolu kõigi aine- ja kiirgusvormide puhul. Oma fotoelektriliste efektide katses selgitab ta, et kui metallile mõneks ajaks valgustatakse, võivad metalli aatomites olevad vabad elektronid neelata valguse energiat ja väljuda pinnalt, eraldades ise ruumi. Selleks, et see juhtuks, peab valgus kandma teatud künnisväärtusest kõrgemat energiataset. Seda läviväärtust nimetatakse katööfunktsioon'vastava metalli. Ja see on minimaalne energia, mis on vajalik elektroni eemaldamiseks selle kestast. Pakutav lisaenergia muundatakse elektroni kineetiliseks energiaks, võimaldades sellel pärast vabanemist vabalt liikuda. Kui aga saadakse ainult tööfunktsiooniga võrdne energia, jäävad kiirgavad elektronid metalli pinnale ega saa liikuda kineetilise energia puudumise tõttu.

Selleks, et valgus edastaks oma energia materiaalse päritoluga elektronile, arvatakse, et valguse energia pole tegelikult pidev nagu laine, vaid tuleb diskreetsete energiapakettidena, mida tuntakse kui 'kvant.'Seetõttu on valgusel võimalik iga energiakvant üle kanda üksikutele elektronidele, pannes nad liikuma oma koorest välja. Lisaks sellele, kui metall on fikseeritud katoodina vaakumtorus, mille vastuvõtuanood on välise vooluahela vastasküljel, tõmbab katoodist väljutatavad elektronid anoodi, mida hoitakse positiivsel pingel ja seetõttu edastatakse vaakumis voolu, viies vooluahela lõpule voolu. See oli Albert Einsteini leidude alus, mis võitis talle 1921. aastal füüsikapreemia Nobeli.

Mis on fotogalvaaniline efekt?

Seda nähtust täheldas esmakordselt prantsuse füüsik A. E. Becquerel 1839. aastal, kui ta üritas toota kahe plaatina- ja kuldplaadi vahel voolu, mis oli sukeldatud lahusesse ja mis oli valguse käes. Siin juhtub see, et metalli valentsriba elektronid neelavad valguse energiat ja hüppavad hüppeliselt juhtivusribale ning saavad seega vabalt liikuda. Neid kiirendatud elektrone kiirendab seejärel sisseehitatud ristmikupotentsiaal (Galvani potentsiaal), nii et need saavad otse materjalidelt teisele ületada, vastupidiselt vaakumruumi ületamisele, nagu fotoelektrilise efekti korral, mis on keerulisem. Päikeseelemendid töötavad selle kontseptsiooni järgi.

Mis vahe on fotoelektrilisel efektil ja fotogalvaanilisel efektil??

• Fotoelektrilise efekti korral kiirgavad elektronid vaakumiruumi, fotoelektrilise efekti korral sisenevad elektronid emissiooni ajal otse teise materjali.

• Fotogalvaanilist efekti täheldatakse kahe metalli vahel, mis on lahuses üksteisega seotud, kuid fotoelektriline efekt toimub katoodkiiretorus katoodi ja välise vooluahela kaudu ühendatud anoodi osalusel.

• Fotoelektrilise efekti tekkimine on fotogalvaanilise efektiga võrreldes raskem.

• Väljutatavate elektronide kineetiline energia mängib suurt rolli fotoelektrilise efekti tekitatavas voolus, samas kui fotogalvaanilise efekti puhul pole see nii oluline.

• Fotogalvaanilise efekti kaudu kiirgavad elektronid surutakse läbi ristumispotentsiaali, vastupidiselt fotoelektrilisele efektile, kus ristmikupotentsiaal puudub.

Pildid viisakalt:

1. Feitschergi fotoelektriline efekt (CC BY-SA 3.0)
2. Ncounioti fotogalvaanilise efekti skemaatiline illustratsioon (CC BY-SA 3.0)