Quel est l'effet photoélectrique

Dans le monde moderne, l'effet photovoltaïque est utilisé presque partout: alarmes, panneaux solaires, capteurs, etc. Découvrons une telle découverte plus en détail.

L'histoire de la découverte de l'effet photoélectrique

L'effet photoélectrique a été découvert à la fin du XIXe siècle, à savoir en 1887 par le scientifique G. Hertz, qui a découvert au cours d'une expérience qu'une décharge d'étincelle entre des boules de zinc saute beaucoup plus facilement lorsque l'une des boules est éclairée par une lumière ultraviolette.

La même année A. G. Stoletov a découvert que la charge libérée sous l'action de la lumière a un signe négatif.

En 1898, Lenard et Thomson ont découvert que la charge de particules, qui est retirée d'une substance par l'action d'un flux lumineux, est égale à la charge spécifique d'un électron.

Comme vous pouvez le constater, la découverte a suscité un réel intérêt dans la communauté scientifique et a presque immédiatement soulevé un grand nombre de questions fondamentales.

Et tout cela parce qu'à cette époque aucune théorie ne pouvait expliquer cet effet de manière acceptable.

Bien sûr, la théorie classique des métaux n'interdit pas au flux lumineux de chasser les électrons du métal.

Selon le raisonnement classique, les ondes électromagnétiques pourraient bien «laver» les électrons de la structure métal de la même manière que les vagues de la mer remontent à la surface et battent divers matériaux.

Le seul problème était que l'effet photo ne pouvait pas être expliqué si facilement, et voici pourquoi:

1. Les électrons sont apparus presque instantanément après le début du processus d'irradiation du métal avec un flux lumineux.
2. Il s'est avéré que l'effet photoélectrique est apparu même au flux lumineux le plus faible, et avec une augmentation de l'intensité de l'irradiation, l'énergie des électrons "lessivés" est restée inchangée.
3. L'effet photo est pratiquement sans inertie.
4. Chaque substance a sa propre limite inférieure de l'effet photoélectrique. C'est la fréquence à laquelle cet effet est encore observé.

Ces facteurs ne cadraient pas avec la vision classique de l'interaction de la lumière avec les électrons.

La solution à ces problèmes a été trouvée par le célèbre physicien A. Einstein au tout début du 20e siècle. De plus, la solution qu'il a trouvée a donné une impulsion sérieuse au développement de la mécanique quantique.

Ainsi, peu de temps avant la découverte d'Einstein, un autre scientifique, Max Planck, a démontré que le rayonnement du corps noir peut être décrire, en supposant que les atomes peuvent à la fois émettre et absorber la lumière dans certaines parties d'énergie - quanta.

Planck a avancé l'hypothèse qu'un tel phénomène est dû à la structure spécifique de l'atome, et non à la nature de la lumière.

Et maintenant, Albert Einstein a avancé la théorie selon laquelle la lumière elle-même est distribuée en soi-disant portions, appelées photons.

Dans ce cas, les photons ont une double nature et peuvent se comporter comme une particule et une onde.

Ainsi, lorsqu'il interagit avec un électron, un photon peut se comporter comme une particule et, en gros, faire littéralement sortir un électron de son orbite atomique.

Si nous faisons une analogie, l'association avec la collision de deux boules de billard est la mieux adaptée.

Et ce qui est remarquable, pour assommer un électron de cette manière, un photon suffira. Avec une augmentation de l'intensité lumineuse, le nombre de photons (et donc le nombre d'électrons assommés) augmente, mais pas l'énergie d'un électron considéré séparément.

Et cela signifie que ni l'énergie ni la vitesse du photoélectron ne dépendent en aucune façon de l'intensité du flux lumineux. Il n'y a qu'une dépendance à la fréquence.

À la suite d'un tel raisonnement, le scientifique a dérivé la formule suivante:

Cette équation décrit l'énergie des photoélectrons.

Et il s'avère que l'effet photoélectrique n'est rien de plus que le phénomène de l'interaction d'un flux lumineux (ou d'un autre électromagnétique rayonnement) avec un matériau dans lequel un électron est éliminé d'un atome d'une substance en raison de la frappe exacte d'un quantum de lumière couler.

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