اثر فوتوالکتریک در مقابل اثر فتوولتائیک
روش هایی که الکترون ها در اثر فوتوالکتریک و اثر فتوولتائیک گسیل می شوند تفاوت بین آنها را ایجاد می کند. پیشوند "عکس" در این دو عبارت نشان می دهد که هر دو این فرآیندها به دلیل تعامل نور رخ می دهند. در واقع، آنها شامل گسیل الکترون ها با جذب انرژی از نور هستند. با این حال، آنها در تعریف متفاوت هستند زیرا مراحل پیشرفت در هر مورد متفاوت است. تفاوت اصلی بین این دو فرآیند این است که در اثر فوتوالکتریک، الکترون ها به فضا گسیل می شوند در حالی که در اثر فتوولتائیک، الکترون های ساطع شده مستقیماً وارد یک ماده جدید می شوند.بیایید در اینجا به تفصیل درباره آن بحث کنیم.
اثر فوتوالکتریک چیست؟
این آلبرت اینشتین بود که این ایده را در سال 1905 از طریق داده های تجربی مطرح کرد. او همچنین نظریه خود را در مورد ذره ای بودن نور با تأیید وجود دوگانگی موج-ذره برای همه اشکال ماده و تابش توضیح داد. او در آزمایش خود در مورد اثر فوتوالکتریک توضیح می‌دهد که وقتی نور برای مدتی از یک فلز دور می‌ماند، الکترونهای آزاد در اتم‌های فلز می‌توانند انرژی نور را جذب کرده و از سطح بیرون بیایند و خود را به فضا منتشر کنند. برای اینکه این اتفاق بیفتد، نور باید سطح انرژی بالاتر از مقدار آستانه مشخصی را حمل کند. این مقدار آستانه "تابع کار" فلز مربوطه نیز نامیده می شود. و این حداقل انرژی است که برای حذف الکترون از پوسته آن لازم است. انرژی اضافی ارائه شده به انرژی جنبشی الکترون تبدیل می شود و به آن اجازه می دهد آزادانه پس از رها شدن حرکت کند. اما اگر فقط انرژی برابر با تابع کار تامین شود، الکترون های ساطع شده بر روی سطح فلز باقی می مانند و به دلیل کمبود انرژی جنبشی قادر به حرکت نیستند.
برای اینکه نور انرژی خود را به الکترونی که منشأ مادی دارد منتقل کند، تصور می شود که انرژی نور در واقع مانند موج پیوسته نیست، بلکه در بسته های انرژی گسسته ای قرار می گیرد که به عنوان شناخته می شوند. بنابراین، این امکان وجود دارد که نور هر کوانتوم انرژی را به تک تک الکترونها منتقل کند و آنها را از پوسته خود خارج کند. علاوه بر این، هنگامی که فلز به عنوان یک کاتد در یک لوله خلاء با یک آند دریافت کننده در طرف مقابل با یک مدار خارجی ثابت می شود، الکترون هایی که از کاتد خارج می شوند توسط آند جذب می شوند که در یک ولتاژ مثبت حفظ می شود و بنابراین، جریانی در خلاء منتقل می شود و مدار را کامل می کند.این مبنای یافته‌های آلبرت انیشتین بود که جایزه نوبل فیزیک را در سال 1921 برای او به ارمغان آورد.
اثر فتوولتائیک چیست؟
این پدیده اولین بار توسط فیزیکدان فرانسوی A. E. Becquerel در سال 1839 مشاهده شد، زمانی که او سعی کرد جریانی بین دو صفحه پلاتین و طلا ایجاد کند که در یک محلول غوطه ور شده بود و آن در معرض نور قرار می گرفت. آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد این است که الکترونهای موجود در باند ظرفیت فلز انرژی نور را جذب می‌کنند و پس از تحریک به نوار رسانایی می‌پرند و در نتیجه آزاد می‌شوند تا حرکت کنند. این الکترونهای برانگیخته سپس توسط یک پتانسیل اتصال داخلی (پتانسیل گالوانی) شتاب می‌گیرند تا بتوانند مستقیماً از یک ماده به ماده دیگر عبور کنند، برخلاف عبور از فضای خلاء مانند مورد اثر فوتوالکتریک، که دشوارتر است. سلول های خورشیدی بر اساس این مفهوم عمل می کنند.
تفاوت بین اثر فوتوالکتریک و اثر فتوولتائیک چیست؟
• در اثر فوتوالکتریک، الکترون ها به فضای خلاء گسیل می شوند، در حالی که، در اثر فتوولتائیک، الکترون ها مستقیماً پس از گسیل وارد ماده دیگری می شوند.
• اثر فتوولتائیک بین دو فلز مشاهده می شود که در یک محلول با یکدیگر در ارتباط هستند، اما اثر فوتوالکتریک در یک لوله پرتو کاتدی با مشارکت یک کاتد و یک آند که از طریق یک مدار خارجی متصل شده اند، رخ می دهد.
• وقوع اثر فوتوالکتریک در مقایسه با اثر فتوولتائیک دشوارتر است.
• انرژی جنبشی الکترون های ساطع شده نقش زیادی در جریان تولید شده توسط اثر فوتوالکتریک ایفا می کند در حالی که در مورد اثر فتوولتائیک چندان مهم نیست.
• الکترونهای ساطع شده از طریق اثر فتوولتائیک از طریق یک پتانسیل اتصال رانده می شوند، برخلاف اثر فوتوالکتریک که در آن پتانسیل اتصال وجود ندارد.
