ஒளிமின்னழுத்த கதிர்வீச்சு - உடல் பொருள், சட்டங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள்

ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு நிகழ்வு (அல்லது வெளிப்புற ஒளிமின்னழுத்த விளைவு) 1887 இல் ஹென்ரிச் ஹெர்ட்ஸால் திறந்த குழி பரிசோதனையின் போது சோதனை முறையில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. ஹெர்ட்ஸ் துத்தநாக தீப்பொறிகளின் மீது புற ஊதா கதிர்வீச்சை செலுத்தியபோது, ​​அதே நேரத்தில் மின் தீப்பொறி அவற்றின் வழியாக செல்வது குறிப்பிடத்தக்க வகையில் எளிதாக இருந்தது.

இதனால், ஒளிமின்னழுத்த கதிர்வீச்சு என்பது ஒரு வெற்றிடத்தில் (அல்லது மற்றொரு ஊடகத்தில்) திட அல்லது திரவ உடல்களில் இருந்து மின்காந்த கதிர்வீச்சின் செல்வாக்கின் கீழ் எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றும் செயல்முறை என்று அழைக்கப்படலாம். நடைமுறையில் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது திடமான உடல்களில் இருந்து ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு - வெற்றிடத்தில்.

ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு அல்லது வெளிப்புற ஒளிமின்னழுத்த விளைவுக்கு மூன்று விதிகள் உள்ளன:

1. ஃபோட்டோகேதோடில் விழும் நிலையான நிறமாலை கலவையுடன் கூடிய மின்காந்த கதிர்வீச்சு ஒரு நிறைவுற்ற ஒளிமின்னழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது, இதன் மதிப்பு கேத்தோடின் கதிர்வீச்சுக்கு விகிதாசாரமாகும், அதாவது 1 வினாடியில் வெளியேற்றப்பட்ட (உமிழப்படும்) ஒளிமின்னழுத்தங்களின் எண்ணிக்கை விகிதாசாரமாகும். சம்பவ கதிர்வீச்சின் தீவிரம் எஃப்.

2.ஒவ்வொரு பொருளுக்கும், அதன் வேதியியல் தன்மை மற்றும் அதன் மேற்பரப்பின் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலைக்கு ஏற்ப, கொடுக்கப்பட்ட பொருளிலிருந்து எலக்ட்ரான்களின் வேலை செயல்பாடு Ф தீர்மானிக்கிறது, ஒளிமின்னழுத்த கதிர்வீச்சின் நீண்ட அலை (சிவப்பு) வரம்பு உள்ளது, அதாவது. , ஒளிமின்னழுத்த விளைவு சாத்தியமற்ற குறைந்தபட்ச அதிர்வெண் v0.

3. ஒளிமின்னழுத்தங்களின் அதிகபட்ச ஆரம்ப வேகம் கதிர்வீச்சின் அதிர்வெண்ணால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது மற்றும் அதன் தீவிரத்தை சார்ந்து இல்லை. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒளிமின்னணுக்களின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல் நிகழ்வு கதிர்வீச்சின் அதிர்வெண்ணுடன் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது மற்றும் இந்த கதிர்வீச்சின் தீவிரத்தை சார்ந்து இருக்காது.

வெளிப்புற ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் விதிகள் கொள்கையளவில் முழுமையான பூஜ்ஜிய வெப்பநிலையில் மட்டுமே கண்டிப்பாக திருப்திப்படுத்தப்படும், உண்மையில், T > 0 K இல், ஒளிமின்னழுத்தம் உமிழ்வு குறைந்த அலைநீளத்தை விட நீளமான அலைநீளங்களில் காணப்படுகிறது, இருப்பினும் எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகிறது. நிகழ்வு கதிர்வீச்சின் மிக அதிக தீவிரத்தில் (1 W / cm 2 க்கு மேல்), இந்த சட்டங்களும் மீறப்படுகின்றன, ஏனெனில் மல்டிஃபோட்டான் செயல்முறைகளின் தீவிரம் தெளிவாகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகவும் மாறும்.

உடல் ரீதியாக, ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு நிகழ்வு மூன்று தொடர்ச்சியான செயல்முறைகள் ஆகும்.

முதலாவதாக, நிகழ்வு ஃபோட்டான் பொருளால் உறிஞ்சப்படுகிறது, இதன் விளைவாக சராசரி அளவை விட அதிக ஆற்றல் கொண்ட எலக்ட்ரான் பொருளின் உள்ளே தோன்றும். இந்த எலக்ட்ரான் உடலின் மேற்பரப்பில் நகர்கிறது மற்றும் வழியில் அதன் ஆற்றலின் ஒரு பகுதி சிதறடிக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் வழியில் அத்தகைய எலக்ட்ரான் மற்ற எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் படிக லேட்டிஸின் அதிர்வுகளுடன் தொடர்பு கொள்கிறது. இறுதியாக, எலக்ட்ரான் உடலுக்கு வெளியே ஒரு வெற்றிடத்திலோ அல்லது பிற ஊடகத்திலோ நுழைகிறது, இந்த இரண்டு ஊடகங்களுக்கும் இடையிலான எல்லையில் ஒரு சாத்தியமான தடையை கடந்து செல்கிறது.

உலோகங்களுக்கு பொதுவானது போல, நிறமாலையின் புலப்படும் மற்றும் புற ஊதா பகுதிகளில், ஃபோட்டான்கள் கடத்தும் எலக்ட்ரான்களால் உறிஞ்சப்படுகின்றன. குறைக்கடத்திகள் மற்றும் மின்கடத்தாக்களுக்கு, எலக்ட்ரான்கள் வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து உற்சாகமாக இருக்கும். எவ்வாறாயினும், ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வின் அளவு பண்பு குவாண்டம் விளைச்சல் - Y - ஒரு நிகழ்வு ஃபோட்டானுக்கு உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை.

குவாண்டம் விளைச்சல் பொருளின் பண்புகள், அதன் மேற்பரப்பின் நிலை மற்றும் நிகழ்வு ஃபோட்டான்களின் ஆற்றலைப் பொறுத்தது.

உலோகங்களில், ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வின் நீண்ட-அலைநீள வரம்பு அவற்றின் மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரானின் வேலைச் செயல்பாட்டால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.பெரும்பாலான சுத்தமான மேற்பரப்பு உலோகங்கள் 3 eV க்கு மேல் வேலைச் செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன, அதே சமயம் கார உலோகங்கள் 2 முதல் 3 eV வரை வேலை செய்யும்.

இந்த காரணத்திற்காக, கார மற்றும் அல்கலைன் பூமி உலோகங்களின் மேற்பரப்பில் இருந்து ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வை, ஸ்பெக்ட்ரமின் புலப்படும் பகுதியில் உள்ள ஃபோட்டான்களுடன் கதிர்வீச்சு செய்யும்போது கூட, UV மட்டும் அல்ல. சாதாரண உலோகங்களில், ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு UV அதிர்வெண்களில் இருந்து மட்டுமே சாத்தியமாகும்.

இது உலோகத்தின் வேலைச் செயல்பாட்டைக் குறைக்கப் பயன்படுகிறது: காரம் மற்றும் கார பூமி உலோகங்களின் ஒரு படம் (மோனோஅடோமிக் லேயர்) ஒரு சாதாரண உலோகத்தில் டெபாசிட் செய்யப்படுகிறது, இதனால் ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வின் சிவப்பு வரம்பு நீண்ட அலைகளின் பகுதிக்கு மாற்றப்படுகிறது.

UV மற்றும் கண்ணுக்குத் தெரியும் பகுதிகளில் உள்ள உலோகங்களின் குவாண்டம் விளைச்சல் Y பண்பு 0.001 எலக்ட்ரான்/ஃபோட்டானுக்கும் குறைவாக உள்ளது, ஏனெனில் உலோகத்தின் ஒளி உறிஞ்சுதல் ஆழத்துடன் ஒப்பிடும்போது ஒளிமின்னழுத்த கசிவு ஆழம் சிறியதாக உள்ளது.ஒளிமின்னணுக்களின் சிங்கத்தின் பங்கு உலோகத்தின் வெளியேறும் எல்லையை நெருங்குவதற்கு முன்பே அவற்றின் ஆற்றலைச் சிதறடித்து, வெளியேறும் வாய்ப்பை இழக்கிறது.

ஃபோட்டான் ஆற்றல் ஃபோட்டோ எமிஷன் வாசலுக்கு அருகில் இருந்தால், பெரும்பாலான எலக்ட்ரான்கள் வெற்றிட நிலைக்குக் கீழே உள்ள ஆற்றல்களில் உற்சாகமாக இருக்கும், மேலும் அவை ஒளிக்கதிர் மின்னோட்டத்திற்கு பங்களிக்காது. கூடுதலாக, அருகிலுள்ள புற ஊதா மற்றும் புலப்படும் பகுதிகளில் உள்ள பிரதிபலிப்பு குணகம் உலோகங்களுக்கு மிகவும் அதிகமாக உள்ளது, எனவே கதிர்வீச்சின் மிகச் சிறிய பகுதியே உலோகத்தால் உறிஞ்சப்படும். தொலைதூர புற ஊதா மண்டலத்தில் இந்த வரம்புகள் குறைந்து 10 eV க்கு மேல் ஃபோட்டான் ஆற்றல்களில் Y 0.01 எலக்ட்ரான்/ஃபோட்டானை அடைகிறது.

ஒரு தூய செப்பு மேற்பரப்பிற்கான ஃபோட்டோ எமிஷன் குவாண்டம் விளைச்சலின் நிறமாலை சார்ந்திருப்பதை படம் காட்டுகிறது:

உலோக மேற்பரப்பின் மாசுபாடு ஒளி மின்னோட்டத்தைக் குறைக்கிறது மற்றும் சிவப்பு வரம்பை நீண்ட அலைநீளப் பகுதிக்கு மாற்றுகிறது; அதே நேரத்தில், இந்த நிலைமைகளின் கீழ் தூர புற ஊதா மண்டலத்திற்கு, Y அதிகரிக்கலாம்.

ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் கதிர்வீச்சு ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களில் பயன்பாட்டைக் கண்டறிகிறது, அவை பல்வேறு வரம்புகளின் மின்காந்த சமிக்ஞைகளை மின்சாரம் மற்றும் மின்னழுத்தங்களாக மாற்றுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு நிகழ்வின் அடிப்படையில் செயல்படும் ஒரு சாதனத்தைப் பயன்படுத்தி கண்ணுக்குத் தெரியாத அகச்சிவப்பு சிக்னல்களில் உள்ள படத்தைக் காணக்கூடியதாக மாற்றலாம். ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் கதிர்வீச்சும் வேலை செய்கிறது புகைப்பட செல்களில், பல்வேறு எலக்ட்ரானிக்-ஆப்டிகல் மாற்றிகளில், ஃபோட்டோமல்டிபிளயர்ஸ், ஃபோட்டோரெசிஸ்டர்கள், ஃபோட்டோடியோட்கள், எலக்ட்ரான்-பீம் குழாய்கள் போன்றவற்றில்.

மேலும் பார்க்க:சூரிய சக்தியை மின் ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்முறை எவ்வாறு செயல்படுகிறது