प्रकाशविद्युत प्रभाव

प्रकाश को फोटॉन के रूप में समझना

फोटॉन मॉडल में हर फोटॉन की ऊर्जा hf होती है, जहाँ h प्लैंक नियतांक और f आवृत्ति है। अधिक चमकदार प्रकाश का अर्थ अधिक फोटॉन है, लेकिन प्रत्येक फोटॉन की ऊर्जा तीव्रता पर नहीं बल्कि आवृत्ति पर निर्भर करती है।

दहलीज़ आवृत्ति

इलेक्ट्रॉन तभी निकलते हैं जब हर फोटॉन में पदार्थ के कार्य-फलन को पार करने लायक पर्याप्त ऊर्जा हो। इसलिए एक दहलीज़ आवृत्ति होती है, जिसके नीचे प्रकाश कितना भी तीव्र हो, इलेक्ट्रॉन नहीं निकलते।

इस विचार को सिमुलेशन में परखें

सिमुलेशन में प्रकाश की आवृत्ति और धातु की सतह बदलकर देखें कि फोटोइलेक्ट्रॉन कब दिखाई देते हैं। दहलीज़ आवृत्ति और रोक विभव की तुलना आइंस्टीन समीकरण की भविष्यवाणियों से करें।

प्रकाश-विद्युत प्रभाव

प्रकाश किसी धातु से एक चिकनी तरंग की तरह नहीं टकराता — यह फोटॉन नामक छोटे-छोटे टुकड़ों में आता है, हर एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा लेकर। कोई इलेक्ट्रॉन तभी निकलता है जब किसी एक फोटॉन की ऊर्जा धातु के वर्क फंक्शन के बराबर या उससे अधिक हो, जो सामान्यतः इलेक्ट्रॉन को अपनी जगह पर रोकने वाली ऊर्जा है। जो भी ऊर्जा बचती है वह इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा बन जाती है जैसे ही वह उड़ता है।

KEₘₐₓ = h · f − φ

• KEₘₐₓ — अधिकतम गतिज ऊर्जा (eV): निकले हुए इलेक्ट्रॉन द्वारा ले जाई गई सबसे बड़ी ऊर्जा
• h — प्लांक स्थिरांक (eV·s): एक फोटॉन की आवृत्ति को उसकी ऊर्जा से जोड़ने वाला अति सूक्ष्म स्थिरांक
• f — आवृत्ति (Hz): प्रति सेकंड कितनी प्रकाश तरंगें आती हैं
• φ — वर्क फंक्शन (eV): धातु से इलेक्ट्रॉन को मुक्त करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा

एक सोडियम सतह से टकराने वाला फोटॉन 3.1 eV ऊर्जा रखता है। सोडियम का वर्क फंक्शन 2.1 eV है। निकले इलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा क्या है?

• hf = 3.1 eV
• φ = 2.1 eV

1. KEₘₐₓ = h · f − φ
2. KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV

KEₘₐₓ = 1.0 eV

सिमुलेशन आज़माएँ

• प्रकाश-वैद्युत देहली