Forskel mellem fotoelektrisk effekt og fotovoltaisk effekt | Photovoltaic Effect vs Photoelectric Effect
Fotoelektrisk effekt vs fotovoltaisk effekt
De måder, hvorpå elektronerne udsendes i den fotoelektriske virkning, og den fotovoltaiske effekt skaber forskellen mellem dem. Prefikset 'foto' i disse to udtryk antyder, at begge disse processer opstår på grund af lysets interaktion. Faktisk involverer de emission af elektroner ved absorption af energi fra lys. Men de adskiller sig i definition, da trinnene med progression er forskellige i hvert enkelt tilfælde. Hovedforskellen mellem de to processer er, at i den fotoelektriske virkning udsendes elektronerne til rummet, mens de emitterede elektroner direkte indfører et nyt materiale i fotovoltaisk effekt. Lad os diskutere det i detaljer her.
Hvad er fotoelektrisk effekt?
Det var Albert Einstein , der foreslog denne idé i 1905 gennem eksperimentelle data. Han forklarede også sin teori om lysets partikel-natur ved at bekræfte eksistensen af bølge-partikel dualitet for alle former for materie og stråling. I sit eksperiment i fotoelektriske virkninger forklarer han, at når lyset fjernes på et metal i en periode, kan de fri elektroner i metalatomer absorbere energi fra lyset og komme ud fra overfladen, der udsender sig selv i rummet. For at dette skal ske, skal lyset bære et energiniveau højere end en bestemt tærskelværdi. Denne tærskelværdi kaldes også ' arbejdsfunktionen ' af det pågældende metal. Og dette er den minimale energi, der er nødvendig for at fjerne elektronen fra dens skal. Yderligere energi tilvejebragt vil blive omdannet til elektronens kinetiske energi, så den kan bevæge sig frit efter frigivelse. Men hvis kun den energi, der svarer til arbejdsfunktionen, er til stede, vil de udsendte elektroner forblive på overfladen af metallet, som ikke kan bevæge sig på grund af manglen på kinetisk energi.
For lyset til at overføre sin energi til en elektron, der er af materiel oprindelse, menes det, at lysets energi faktisk ikke er kontinuerlig som en bølge, men kommer i diskrete energipakker der er kendt som ' quanta . 'Derfor er det muligt for lyset at overføre hver energikvanta til individuelle elektroner, der gør dem til fremdrift fra deres skal. Når metallet er fastgjort som en katode i et vakuumrør med en modtagende anode på den modsatte side med et eksternt kredsløb, vil de elektroner, der udstødes fra katoden, blive tiltrukket af anoden, som opretholdes ved en positiv spænding og derfor transmitteres en strøm inden i vakuumet og fuldender kredsløbet.Dette var grundlaget for Albert Einsteins fund, der vandt ham Nobelprisen i 1921 for fysik.
Hvad er fotovoltaisk effekt?
Dette fænomen blev først observeret af fransk fysiker A. E. Becquerel i 1839, da han forsøgte at producere en strøm mellem to plader af platin og guld, nedsænket i en opløsning og udsat for lys. Hvad der sker her er, at elektronerne i valensbåndet af metallet absorberer energien fra lyset og ved excitation hopper til ledningsbåndet og bliver således fri til at bevæge sig. Disse spændte elektroner accelereres derefter med et indbygget kryds potentiale (Galvani Potential), så de direkte kan krydse fra det ene materiale til det andet i modsætning til at krydse et vakuumrum som i tilfælde af fotoelektrisk effekt, hvilket er vanskeligere. Solceller opererer på dette koncept.
Hvad er forskellen mellem fotoelektrisk effekt og fotovoltaisk effekt?
• I den fotoelektriske effekt udsendes elektronerne i et vakuumrum, mens elektronerne direkte indfører et andet materiale ved emission i fotovoltaisk effekt.
• Fotovoltaisk effekt observeres mellem to metaller, der er i forbindelse med hinanden i en opløsning, men den fotoelektriske virkning finder sted i et katodestrålerør med deltagelse af en katode og en anode forbundet via et eksternt kredsløb.
• Den fotoelektriske virkning er vanskeligere sammenlignet med den solcelleffekt.
• Den kinetiske energi af de udstrålede elektroner spiller en stor rolle i strømmen produceret ved fotoelektrisk effekt, mens det ikke er så vigtigt i tilfælde af den solcelleffekt.
• De udstrålede elektroner via den fotovoltaiske effekt skubbes gennem et kryds potentiale i modsætning til den fotoelektriske effekt, hvor der ikke er noget indbyrdes koblingspotentiale.
Billeder Hilsen:
- Fotoelektrisk effekt af Feitscherg (CC BY-SA 3. 0)
- Skematisk illustration af den fotovoltaiske effekt af Ncouniot (CC BY-SA 3. 0)
