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Photoeffekt

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Der photoelektrische Effekt ist ein grundlegendes physikalisches Phänomen, das nicht nur verfügt über eine Vielzahl von praktischen Anwendungen der heutigen, sondern hat auch ein ganz neues Feld der Wissenschaft inspiriert.

Eine Metall enthält viele beweglichen Elektronen. Diese Elektronen können angeregt werden, wenn mit Energie versorgt. Und wenn die Energie hoch genug ist, können die Elektronen aus dem Metall begeistert sein.

Wenn solch eine Anregung mit Licht erfolgt, werden die ausgeworfenen Elektronen als Photoelektronen, geben diesen Effekt seinen Namen - den photoelektrischen Effekt bezeichnet.

Hier zeigen wir den photoelektrischen Effekt mit einer geladenen Zink Metallplatte, die normale Lampe Licht und UV-Licht ausgesetzt ist.

Bevor wir lernen, wie man das Experiment und sammeln von Daten durchführen, sprechen wir über die Parameter und Prinzipien, die diesen Effekt zu bestimmen. Es wurde beobachtet, dass für den photoelektrischen Effekt zu passieren, die Frequenz "f" des Lichts einige minimale Schwelle "f0 muss" (Read-f-Zero).

Um zu verstehen, warum dies wichtig ist, lassen Sie uns vergrößern und werfen Sie einen Blick auf diesen Prozess auf mikroskopischer Ebene. Wenn das Licht auf ein Metall schien, individuelle Licht Photonen die Elektronen im Metall absorbiert. Sie müssen jetzt in Reihenfolge für diese Elektronen Version aus Metall sein, einige Arbeit zu verrichten.

Daher erforderlich, die Energie des absorbierten Photons E sollte größer sein als diese "Arbeit Funktion" W des Metalls, wo die Austrittsarbeit stellt die minimale Energie oder Schwelle Energie, um ein Elektron aus einem speziellen Metall zu befreien.

Nun da die Energie des Photons direkt proportional zur Frequenz des Lichtes ist, entspricht die Schwelle Energie die Schwelle Frequenz f0.

Die Beziehung zwischen Energie und Frequenz ist durch diese Gleichung gegeben wo ist 'h' der Plank Konstante. Derselben Gleichung kann auch verwendet werden, um die Schwelle Frequenz zu berechnen.

Beispielsweise ist die Austrittsarbeit Zink 4,3 Elektronenvolt. Das bedeutet, die Grenzfrequenz für photoelektrischen Effekt bei Zink auf 10 ^ 15 Hertz, eine Schwelle Wellenlänge Λ0 300 Nanometer entspricht. Eine kurze Wellenlänge entspricht, UV-Licht

Nach der Überprüfung der Prinzipien, die hinter den photoelektrischen Effekt, lassen Sie uns nun über das Schritt für Schritt Protokoll dieser Effekt durch ein einfaches Experiment demonstrieren gehen.

Erhalten Sie alle notwendigen Instrumente und Materialien für das Experiment nämlich eines Elektroskops, eine Metallplatte Zink ein Stück Sandpapier, eine UV-Quelle, die eine Wellenlänge-Komponente unter 300nm, eine normale Lampe für sichtbares Licht, eine Acryl-Stab, ein Stück Fell und eine Brille UV Schutz verfügt.

Erstens mit dem Sandpapier, die Zink Metallplatte Oberfläche polieren. Dies entfernt das Zinkoxid auf der Metalloberfläche und Elektronentransfer erleichtert. Platzieren Sie die Zinkplatte auf der Metallplatte des Elektroskops. Stellen Sie sicher, dass die Zinkplatte in direktem Kontakt mit der Elektroskops ist.

Als nächstes reiben Sie die Rute mit dem Stück Fell fünf-bis sechsmal um den negativ geladenen Stab zu machen. Bringen Sie den Stab in der Nähe der Zinkplatte sicherstellen, dass Sie nicht miteinander in Kontakt bringen.

Mit der anderen Hand berühren Sie die Zinkplatte kurz, positiv die Zinkplatte durch Induktion aufladen. Die Nadel des Elektroskops sollte abzulenken, um anzugeben, dass die Metallplatte und alle Teile des Elektroskops mit ihm verbunden werden in Rechnung gestellt.

Als nächstes schalten Sie die Lampe sichtbar und bringen Sie es in der Nähe des Elektroskops und strahlen Sie ihr Licht auf die Zinkplatte. Beobachten Sie die Reaktion des Elektroskops.

Nun schalten Sie die normale Lampe und UV-Schutzbrille aufsetzen. Entfernen Sie die Glasplatte und schalten Sie die Lampe zu erhalten eine UV-Lichtquelle und bringen Sie es in der Nähe des Elektroskops. Leuchten Sie das UV-Licht auf die Zinkmetall. Beobachten Sie die Reaktion des Elektroskops. Dann schalten Sie die UV Licht.

Jetzt, reiben Sie die Rute wieder mit dem Fell fünf-bis sechsmal um den negativ geladenen Stab zu machen. Bringen Sie die Rute in direktem Kontakt mit der Zinkplatte.

Dies führt zu einer Auslenkung der Nadel des Elektroskops durch die Übertragung von einigen negativen Ladungen auf der Zinkplatte. Legen Sie die Rute Weg und gewährleisten Sie die Zink Metallplatte mit der Hand oder einem anderen Objekt nicht berühren.

Als nächstes schalten Sie die Lampe sichtbar und bringen Sie es in der Nähe des Elektroskops und strahlen Sie ihr Licht auf die Zinkplatte. Beobachten Sie die Reaktion des Elektroskops.

Die UV-Schutzbrille aufsetzen. Entfernen Sie die Glasplatte und schalten Sie das UV Licht und bringen Sie es in der Nähe des Elektroskops. Leuchten Sie das UV-Licht auf die Zinkmetall. Beobachten Sie die Reaktion des Elektroskops. Dann schalten Sie die UV Licht.

Lassen Sie uns nun überprüfen Sie und interpretieren Sie die Ergebnisse dieser Experimente.

In der ersten Hälfte des Experiments, wo der geladenen Stab und die Zinkplatte nicht in direktem Kontakt miteinander stehen, bleibt die Nadel ausgelenkten für beide die normale Lampe und UV Beleuchtung, darauf hinweist, dass die Zinkplatte aufgeladen bleibt.

Dies tritt auf, weil die Zinkplatte, die bereits einige Elektronen zur positiven Ladung verloren hat, weiter einige Photoelektronen verliert, wenn das UV-Licht ist es schien. Dies ist nur etwas mehr positiv geladene Zinkplatte Ablenkung des Elektroskops Nadel ein wenig mehr.

Auf der anderen Seite, wenn die geladenen Stab und die Zinkplatte vorgenommen werden, miteinander in Kontakt zu kommen, beobachten wir mit regelmäßigen Lampenlicht hat keinen Einfluss auf die Elektroskops. Allerdings führt die Verwendung der UV-Lampe in die Nadel des Elektroskops zusammenbrechen und die ungeladenen Position mit keine Ablenkung

Dies tritt auf, weil nur UV Licht Photonen genügend Energie haben, die über die Austrittsarbeit Zink Photoelektronen ausgeworfen wird. Dies entlastet die Zinkplatte, die zuvor negativ geladen wurde.

Wie im vorherigen Fall muss sichtbares Licht nicht genug Energie, um Photoelektronen, begeistern, aufgrund, die derer die Zinkplatte nicht entladen wird.

Optoelektronik ist seit vielen Jahrzehnten untersucht worden und führte zur Entwicklung der neuen Fachrichtungen und mehrere Anwendungen.

Der photoelektrische Effekt wurde zur verschiedenen optoelektronischen Geräten machen, die praktische Anwendungen unterschieden haben. Ein Beispiel für eine optoelektronische Gerät ist der lichtempfindliche elektrischer Schalter.

Hier die Blockierung oder Freigabe eines Lichtstrahls auf einem Metall glänzend schaltet sich aus oder auf ein elektrischer Strom durch das Fehlen oder Vorhandensein von Photoelektronen.

Nachtsichtgeräte oder NVDs auch verwenden die Grundsätze des photoelektrischen Effekts, um Bilder in Ebenen des Lichts nähert sich völliger Dunkelheit produziert werden können. Kurz, dazu führen, dass Photonen, die Kollision mit eines dünnen Wasserfilm Alkalimetall oder Halbleiter-Material im Inneren des Gerätes das Auswerfen der Photoelektronen durch den photoelektrischen Effekt.

Diese Elektronen werden durch ein elektrostatisches Feld beschleunigt und multipliziert durch Sekundäremissionen, das ursprüngliche Signal zu verstärken. Die vervielfachten Elektronen erfolgt dann eine Phosphor beschichteten Leinwand, Umwandlung der Elektronen in Photonen, wodurch ein Bild zurück zu schlagen.

Sie habe nur Jupiters Einführung in den photoelektrischen Effekt beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die grundlegenden Konzepte des photoelektrischen Effekts und auch verstehen warum aufgeladene Metallen entlassen werden können, nur mit Licht einer bestimmten Frequenz. Dieses Video demonstriert darüber hinaus ein einfaches Experiment zur Visualisierung der photoelektrische Effekt mit einer geladenen Zink Metallplatte sichtbares Licht und UV-Licht ausgesetzt. Danke fürs Zuschauen!

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