ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หมายถึง ปร

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หมายถึง ปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอนในอะตอมของสสารถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อสสารดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (คลื่นแสง) เช่น คลื่นอัลตราไวโอเลต คลื่นรังสีเอกซ์ เป็นต้น อิเล็กตรอนที่หลุดออกมา เรียกว่า โฟโตอิเล็กตรอน

ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีคลื่นแสงที่มีความถี่สูงกว่าค่าความถี่ขีดเริ่มของโลหะ มาตกกระทบบนผิวโลหะ โดยที่โฟตอนจะถูกดูดซับเอาไว้ และอิเล็กตรอนจะถูกปลดปล่อยออกมาซึ่งสังเกตได้จากการพบว่ามีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น หากคลื่นที่มาตกกระทบมีความถี่ต่ำกว่าค่าความถี่ขีดเริ่มของโลหะ ไม่ว่าความเข้มของคลื่นแสงจะมีค่ามากเท่าใดก็ตาม จะไม่ทำให้เกิดโฟโตอิเล็กตรอนได้ เพราะพลังงานที่อิเล็กตรอนได้รับไม่มากพอที่จะชนะพลังงานยึดเหนี่ยวภายในผลึกโลหะ (ฟังก์ชันงาน)


ประวัติอย่างย่อ

การทดลองของเลนาร์ด


ปี ค.ศ.1902 ฟิลิปป์ เลนาร์ด ศึกษาผลกระทบของความถี่คลื่นแสงต่อพลังงานจลน์ของโฟโตอิเล็กตรอน โดยโฟกัสลำของรังสีแคโทดลงบนแผ่นโลหะบางภายในหลอดที่เกือบเป็นสุญญากาศเพื่อปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมา แผ่นโลหะบางนี้เรียกว่า แผ่นปลดปล่อย

อิเล็กตรอนทั้งหมดที่เกิดขึ้นถูกรวบรวมไว้ที่แผ่นโลหะอีกแผ่นหนึ่งเรียกว่า แผ่นรวบรวม กระแสโฟโตอิเล็กทริกทั้งหมดวัดได้โดยใช้แอมป์มิเตอร์ ในการทดลอง เขาไม่ได้วัดค่ากระแสโฟโตอิเล็กทริกโดยตรง แต่ใช้วิธีต่อความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สามารถปรับค่าได้ระหว่างแผ่นปลดปล่อยกับแผ่นรวบรวม

หลังจากนั้น เขาใส่ความต่างศักย์ต่อต้านเข้าไปเพื่อให้แผ่นรวบรวมมีศักย์เป็นลบเมื่อเทียบกับแผ่นปลดปล่อย เขาเพิ่มค่าความต่างศักย์ต่อต้านจนกระทั่งพบว่ากระแสโฟโตอิเล็กทริกมีค่าเป็นศูนย์ แล้วบันทึกค่าความต่างศักย์ต่อต้านสูงสุดที่อ่านได้ สำหรับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ถูกปล่อยจากผิวโลหะถูกควบคุมโดยปริมาณความเข้มหรือความสว่างของคลื่นแสง

ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลอง


อิเล็กตรอนที่หลุดจากแผ่นปลดปล่อยจะมีพลังงานจลน์ค่าหนึ่ง เมื่อเคลื่อนที่ผ่านความต่างศักย์ต่อต้านจะมีอันตรกิริยากับความต่างศักย์และสูญเสียพลังงานอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งเป็นศูนย์เมื่อความต่างศักย์ต่อต้านมีค่าสูงสุด ถ้าให้ค่าสูงสุดของความต่างศักย์ต่อต้านเท่ากับ Vo พลังงานสูงสุดที่อิเล็กตรอนสูญเสียจะเท่ากับ eVo (ค่า e คือ ประจุของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.6021x10-19 คูลอมบ์) ซึ่งเป็นค่าพลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอน (K.E.max) นั่นเอง

จากการแปรค่าความถี่ของคลื่นแสงที่ตกกระทบ ฟิลิปป์ เลนาร์ด พบว่า ค่าพลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นเมื่อความถี่ของคลื่นแสงสูงขึ้น นั่นหมายความว่า ความต่างศักย์ต่อต้านที่จะทำให้ กระแสโฟโตอิเล็กทริกเป็นศูนย์สำหรับคลื่นอัลตราไวโอเลต(ความถี่สูง) ย่อมมีค่า้สูงกว่าคลื่นแสงสีน้ำเงิน(ความถี่ต่ำ) ส่วนจากการแปรความเข้มของคลื่นแสง พบว่าเมื่อเพิ่มความเข้มของคลื่นแสงเป็นสองเท่า จำนวนอิเล็กตรอนที่หลุดจากผิวโลหะเพิ่มเป็นสองเท่าเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองของเลนาร์ดเป็นแค่เชิงคุณภาพ ไม่ใช่เชิงปริมาณ เนื่องจากการทดลองแบบนี้ต้องใช้ความระมัดระวังสูงเช่น แผ่นโลหะที่ใช้เมื่อตัดแล้วต้องรีบใช้ทันทีเพราะต้องมีความบริสุทธิ์สูง หากปล่อยทิ้งไว้แค่ไม่กี่นาที โลหะอาจถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย แม้ว่าอยู่ในหลอดที่เกือบเป็นสุญญากาศก็ตาม

ความจริงที่สำคัญยิ่ง คือ วันที่เลนาร์ดทำการทดลองเรื่องนี้ เขาไม่รู้จักโฟตอน !!!

คำอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเชิงฟิสิกส์ดั้งเดิม


ดังที่กล่าวแล้วว่า ในขณะนั้นเลนาร์ดยังไม่รู้จักโฟตอน ดังนั้นคำอธิบายเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้จึงอาศัยทฤษฎีทางฟิสิกส์ดั้งเดิม กล่าวคือ อิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยจากผิวโลหะจะต้องค่อยๆสะสมพลังงานจากคลื่นแสงที่ตกกระทบ จนกระทั่งตัวมันเองมีพลังงานสูง พอจนชนะพลังงานยึดเหนี่ยวภายในผลึกโลหะ แล้วดีดตัวออกมา หากเป็นตามทฤษฎีนี้จริง แปลว่า คลื่นแสงที่มีความเข้มมากกว่า (สว่างกว่า) ย่อมถ่ายเทพลังงานให้อิเล็กตรอนได้มากกว่า แต่จากผลการทดลองของเลนาร์ด พบว่าค่าพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่วัดได้จากค่าความต่างศักย์ต่อต้าน ไม่ขึ้นกับความเข้มของคลื่นแสงเลย !! ขึ้นกับความถี่เท่านั้น นอกจากนี้ ยังพบอีกว่าหากค่าของความถี่ของคลื่นแสงน้อยกว่าค่าความถี่ขีดเริ่มของโลหะ ไม่ปรากฏว่ามีโฟโตอิเล็กตรอนเกิดขึ้น น่าประหลาดนะ

นี่ถือได้ว่า เป็นความล้มเหลวของฟิสิกส์เชิงคลาสสิก อย่างหนึ่ง

ไอน์สไตน์ - เสมียนจดสิทธิบัตรในกรุงเบิร์น อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้ถูกต้องเป็นคนแรก
ปี ค.ศ.1905 หลังจากการทดลองของเลนาร์ด 3 ปี อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งในขณะนั้นคุ้นเคยกับปัญหาเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกและการแผ่รังสีของวัตถุดำ ตลอดจนผลงานอื่นๆของพลังค์เป็นอย่างดี เป็นผู้อธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกได้ถูกต้องเป็นคนแรก ทำให้ในปี ค.ศ.1921 (16 ปีต่อมา) เขาได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานชิ้นนี้ !

เขาอธิบายว่า ก่อนสิ่งอื่นใด ต้องถือว่า คลื่นแสงประกอบด้วยกลุ่มอนุภาคที่เรียกว่า "โฟตอน" จำนวนมากมาย แต่ละโฟตอนมีพลังงานขนาดเท่ากับ เมื่อคลื่นแสงตกกระทบผิวโลหะ (แผ่นปลดปล่อย) โฟตอนจะถ่ายเทพลังงานทั้งหมดให้ิือิเล็กตรอนทันที (ตามหลัก "ทั้งหมด หรือ ศูนย์") หากพลังงานก้อนนี้น้อยกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวภายในผลึก จะไม่เกิดโฟโตอิเล็กตรอน ถ้ามากกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวภายในผลึก อิเล็กตรอนจะรับพลังงานก้อนนี้ทั้งก้อน โดยจะใช้พลังงานส่วนหนึ่งเพื่อให้ตัวเองหลุดจากการถูกยึดเหนี่ยว หลังจากนั้นจะค่อยๆสูญเสียพลังงานบางส่วนขณะเคลื่อนที่มายังพื้นผิวโลหะ เมื่อถึงพื้นผิวก็จะดีดตัวเองออกมาี่ด้วยความเร็วค่าหนึ่ง อิเล็กตรอนที่มีความเร็วสูงสุดในขณะหลุดจะเป็นอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้พื้นผิว

สมการของไอน์สไตน์เกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เป็นดังนี้

หรือ

เมื่อ คือ ความถี่ของโฟตอน, คือ ความถี่ขีดเริ่ม, h คือ ค่าคงที่ของพลังค์, K.E.max คือ พลังงานจลน์สุงสุดของโฟโตอิเล็กตรอน,
คือ พลังงานควอนตัม, คือ ฟังก์ชันงาน, e คือ ประจุของอิเล็กตรอน, V0 = ค่าสูงสุดของความต่างศักย์ต่อต้าน

ข้อสังเกตุ :
โฟตอน 1 ตัวจะปลดปล่อยอิเล็กตรอนได้ 1 ตัวเท่านั้นเพราะพลังงานทั้งหมดของโฟตอนจะถูกดูดซับโดยอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว
พลังงานของโฟโตอิ

ผลลัพธ์ (อังกฤษ) 1:

The event appears four-dielectric refers to the phenomenon in electron atoms of matter is released when matter absorbs electromagnetic waves (waves of light), such as ultraviolet waves. Waves, x-rays, etc. Electrons emitted Also known as four-electron This phenomenon occurs when the high-frequency light waves than the threshold frequency of the metal. Come fall, impact on the metal surface. The photon is absorbing and releasing electrons are released, they found that a power loss occurs. If the waves settling over the low-frequency frequency value threshold of metals. Regardless of the intensity of the light wave will be much value it will not cause a four-electron. Because of the energy that an electron is not enough to win an internal binding energy crystals, metal (work function)A brief historyThe trial of Leila nad 1902-1951 filip nad Study on the effect of the frequency of the light wave kinetic energy electron-beam focus by four of the cathode ray onto a metal plate inside the tube, some almost as a vacuum to liberate electrons out. This thin sheet metal called sheet release All electrons happen to be collected at another one sheet metal plates called growth plates, collected four transmitters all the dielectric measurement using the amp meter. In the trial. He did not measure the dielectric value grew four transmitters directly but use the electric voltage can be adjusted between sheets of liberation with collecting plates. After that. He put the voltage resistance to negative potential are gathered sheets compared to vinyl release. He added up the voltage to resist until I found that there are four transmitters dielectric-zero and save up the highest resistance voltage reading. For the quantity of electricity that is released from the metal surface is controlled by the quantity of the intensity or brightness of the light waves.The result of the experiment. Electrons emitted from the relief is one of kinetic energy. When moving through a voltage resistance will have interaction with voltage and continuous energy loss. Until zero voltage when the opposition have a maximum value. If the maximum value of the voltage resistance is equal to the maximum allowable energy Vo electron loss equals the eVo (the e is the charge of an electron is equal to 10-19 x 1.6021 CU lom), which is the maximum kinetic energy of the electron-fo (K.E.max) 7. The variable value is the frequency of light waves falling impact. Filip Le nad found that the value of the maximum kinetic energy of the electrons increases growth fo when the frequency of light waves is higher. This means that voltage against which to make. Four transmitters-dielectric zero for ultraviolet waves (high frequency) shall have a value higher than the blue light waves (low frequency) Best from the intensity of the light waves. I found that when added to the intensity of the light wave is twice. The number of electrons emitted from the surface of the metal, add a double as well. However, the result of a qualitative layer non-nad quantitative simply because this trial need to be careful when using metal plates, high cut, should apply as soon as possible because it requires high purity. If you leave behind a few minutes. The metal may be oxidized easily. Even if the tube is almost a vacuum, according to.An important fact is the date for this trial, Lake datham dinar. He did not know the photon!!!The description appears in four events-the original dielectric physics. As already mentioned, at that time still unknown dinar-Photon, so this phenomenon is a description of a physical theory relies on the traditional. That is, the electrons that are freed from the metal surface to gradually accumulate energy from waves of light that affected pushed until there are high energy itself. Enough to win the internal binding energy of metal crystals. And then ejected. If this theory is based on the true meaning of light waves, khemmakkwa (lit.) shall discharge the work was being more than an electron, but from the results of a trial of the Lake nad. I found that the kinetic energy of the electron, measured by value of voltage resistance. Do not depend on the intensity of the light wave frequencies are dependent on only!! They also found that if the value of the frequency of light waves is less than the threshold frequency of the metal. It did not appear that there are four-electron caused surprising! This can be considered as a failure of one of the classical physics.Einstein-patent clerk in Bern This phenomenon has been described as the first ones. In 1905 After a 3-year trial of Albert Einstein-nad, which at that time familiar with problems appear to grow four events and dielectric radiation of objects and other works, as well as the Planck dive as well as a description of the event. four-dielectric has been to be the first! Made in 1921 (16 years later) He received the Nobel Prize for this work! เขาอธิบายว่า ก่อนสิ่งอื่นใด ต้องถือว่า คลื่นแสงประกอบด้วยกลุ่มอนุภาคที่เรียกว่า "โฟตอน" จำนวนมากมาย แต่ละโฟตอนมีพลังงานขนาดเท่ากับ เมื่อคลื่นแสงตกกระทบผิวโลหะ (แผ่นปลดปล่อย) โฟตอนจะถ่ายเทพลังงานทั้งหมดให้ิือิเล็กตรอนทันที (ตามหลัก "ทั้งหมด หรือ ศูนย์") หากพลังงานก้อนนี้น้อยกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวภายในผลึก จะไม่เกิดโฟโตอิเล็กตรอน ถ้ามากกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวภายในผลึก อิเล็กตรอนจะรับพลังงานก้อนนี้ทั้งก้อน โดยจะใช้พลังงานส่วนหนึ่งเพื่อให้ตัวเองหลุดจากการถูกยึดเหนี่ยว หลังจากนั้นจะค่อยๆสูญเสียพลังงานบางส่วนขณะเคลื่อนที่มายังพื้นผิวโลหะ เมื่อถึงพื้นผิวก็จะดีดตัวเองออกมาี่ด้วยความเร็วค่าหนึ่ง อิเล็กตรอนที่มีความเร็วสูงสุดในขณะหลุดจะเป็นอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้พื้นผิว The sense of Einstein about appearing events four-dielectric is as follows: Or? When is the photon's frequency, is the frequency threshold, h is the Planck constant, K.E.max is the kinetic energy of the electron grow four well-appointed, Is quantum energy, is a job function, e is the charge of an electron, V0 =? The maximum value of the voltage resistanceObservations: Photon 1 will liberate an electron has only 1, because all the energy of a photon is absorbing only one electron.Power of four older editions.

ผลลัพธ์ (อังกฤษ) 2:

Dielectric photonic phenomenon refers to a phenomenon in which electrons in the atoms of the substance is released when matter absorbs electromagnetic radiation (light) such as ultraviolet. X-rays are waves of electrons that come out called photoelectron This phenomenon occurs when the light waves with a frequency higher than the frequency threshold of the metal. Hits a metal surface The photon is absorbed it. And electrons are emitted, which is observed from the electric current occurs. If a wave hits a frequency lower than the frequency threshold of the metal. Not that the intensity of the light spectrum is valuable regardless. Will not cause a photoelectron. Because the electron energy was not enough to win the binding energy within the metal crystal. (Functions) Summary profile trials of Lake Lanark 1902, Philippe Lake Lanark effects of frequency spectrum to the kinetic energy of the photoelectron. The focus of the cathode ray beam onto a thin metal tube inside the nearly airless to liberate an electron away. Some called plaque Disc release electrons that occur are collected on a metal plate to another disc called plaque collects the photoelectron dielectric all measured using an ammeter in the trial did not measure the spectral Electric. by Rick But using a voltage that can be adjusted between the release of the disc compilation after that. He put the potential resistance to the plate with a negative voltage relative to the disc release. He added that until the voltage against dielectric photonic flow is zero. Save the potential difference against the maximum reading. For the amount of electricity that is released from the metal surface is controlled by the intensity or brightness of the light wave , the results of the experiment electron energies are dropped from the one-disc release. When moving through potential resistance to interact with the voltage and power loss continues. When the voltage is zero against the highest value. If the resistance is equal to the maximum value of the voltage Vo is equal to the highest energy electrons lose eVo (the e is the charge of the electron equals 1.6021x10-19 Faraday), which is the maximum kinetic energy of the photoelectron (KEmax) there from. To vary the frequency of the incident light waves Philippe Le Menard found that the maximum kinetic energy of the photoelectron increased frequency of light waves higher. This means that Against the potential to make. Dielectric photonic current zero-wave ultraviolet (high frequency) will be higher than the wavelength of light blue (low frequency) by varying the intensity of light waves. Found that increasing the intensity of the light spectrum is doubled. The number of electrons out of the metal has doubled as well, however. The results of the Village of Lanark is only qualitative. Non-quantitative The trial is to take precautions like. Sheet metal used to cut and then had to rush immediately due to high purity. If left just a few minutes. Metal may be oxidized easily. Even in a vacuum tube that almost anything is more important is the fact that Les Leonard tested it. He does not know photons !!! explanation of the phenomenon of dielectric photonic traditional physical , as already mentioned. While it is not yet known Lanark Village photons. The description of this phenomenon is the traditional theory of physics, the electron emission from the surface will be gradually accumulated energy of the incident light waves. Until itself with high energy. Enough to win the binding energy within the metal crystal. Then rebounded off If this theory is true, that polarized light with more intensity (brightness) will transfer energy to electrons more strongly. The results of the experiment of playing Lanark. Found that the kinetic energy of the electrons is measured by the voltage resistance. Do not depend on the intensity of the light spectrum yet !! Based on the frequency only, also found that if the frequency of the light wave frequency is less than the threshold of the metal. Photoelectron appeared to have occurred. Surprisingly, he is regarded. The failure of classical physics. One ein Stein - a patent clerk in Bern. This phenomenon has been described as the first test of 1905 after three years of Lanark Lake Albert's Einstein's familiar with the issue at that time about the phenomenon photoelectron Electric. Rick and blackbody radiation As well as other works of Planck as well. A dielectric photonic explain correctly the first made ​​in 1921 (16 years later), he won the Nobel this work. ! He explains, Before anything else, must be considered light consists of particles called "photons" many individual photons with energies equal size. When light hits a metal surface. (Sheet liberation) is its energy photons, electrons immediately ใhgiื all (in principle "all or zero") if the power pack is less than the binding energy within the crystals. Will not photoelectron If more than the binding energy within the crystals Electron energy cube and cube. It uses the energy part to keep himself from being dropped anchor. After that, it will gradually lose some energy while moving the metal surface. On the surface, it will flip itself out Maie some velocity. While it has a top speed electrons are electrons near the surface of the Einstein's equations with dielectric photonic phenomena. As below or on the frequency of the photon, the frequency threshold, h is Planck's constant, KEmax printhead is the kinetic energy of the photoelectron, is. Energy quantum, ie functions, e is the charge of the electron, V0 = Maximum potential anti Notice: photons, one option would be to release electrons, one only because the energy of the photons are absorbed. Posted by a single electron 's energy of the photoelectron.

ผลลัพธ์ (อังกฤษ) 3:

The photoelectric effect refers to the phenomenon that the electrons in the atoms of substances released out when substances absorb electromagnetic waves. (), such as ultraviolet light wave wave wave, X-ray, etc., electron, come off.Photoelectron
.
.This phenomenon occurs only when there is the light waves with a frequency higher than the threshold frequency of metal, incident on a metal surface by the photon will be absorbed.If the wave frequency is lower than the incidence frequency threshold of metal. Whether the intensity of the light wave is much. Will not cause a photoelectron.(job function)
.



the brief history of Leonard


1990.1902 Philipp Lenard, to investigate the effects of frequency light waves to the kinetic energy of the photoelectron. The focus of the cathode ray beam onto a sheet of thin metal tube that is almost within the vacuum to release electronic Ron out, sheet metal, some paths is called.
.
.Total electron who happened to be gathered at a sheet metal sheet one called sheet collecting current photoelectric all measured using ampere meter. In the experiment, he didn't measure the photoelectric current value directly.
.After that, he put in to collect voltage against the sheet with negative potential compared to the sheet release. He added the voltage resistance until found that current photoelectric is zero.For the quantity of electricity that is released from a metal surface is controlled by the intensity of light or light ของคลื่น
.The results of the experiment



.Electron kinetic energy values have dropped from the release sheet. When moving through a voltage against have interaction with voltage and lose energy continuously.If the maximum value of the voltage resistance of Vo maximum energy electron loss will equal to eVo (value E is the charge of the electron. As 1.