प्रकाश विद्युत प्रभाव

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन है जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण, जैसे प्रकाश, एक सामग्री को हिट करता है। इस तरीके से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को फोटोइलेक्ट्रॉन कहा जाता है। इस घटना का अध्ययन संघनित पदार्थ भौतिकी, और ठोस-राज्य रसायन विज्ञान में किया जाता है। परमाणुओं, अणुओं और ठोस के गुणों के बारे में निष्कर्ष निकालने के लिए ठोस स्थिति और क्वांटम रसायन विज्ञान। प्रभाव ने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रकाश का पता लगाने और ठीक समय पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के लिए विशेष उपयोग पाया है।

प्रायोगिक परिणाम शास्त्रीय इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म से असहमत हैं, जो भविष्यवाणी करता है कि निरंतर प्रकाश तरंगें ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित करती हैं, जो तब पर्याप्त ऊर्जा जमा होने पर उत्सर्जित होती है। प्रकाश की तीव्रता में एक परिवर्तन सैद्धांतिक रूप से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा को बदल देगा, पर्याप्त रूप से मंद प्रकाश के साथ एक विलंबित उत्सर्जन के परिणामस्वरूप। इसके बजाय प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि इलेक्ट्रॉनों को तभी अव्यवस्थित किया जाता है जब प्रकाश एक निश्चित आवृत्ति से अधिक हो जाता है - प्रकाश की तीव्रता या एक्सपोज़र की अवधि के बावजूद। क्योंकि एक उच्च तीव्रता पर एक कम-आवृत्ति वाली बीम फोटोइलेक्ट्रॉन का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का निर्माण नहीं करती है, जैसा कि यदि एक निरंतर लहर से समय के साथ संचित प्रकाश की ऊर्जा संचित होता है, तो अल्बर्ट आइंस्टीन ने प्रस्ताव दिया कि प्रकाश की एक किरण एक लहर का प्रचार नहीं करती है। अंतरिक्ष के माध्यम से, लेकिन असतत ऊर्जा पैकेट का एक झुंड, जिसे फोटॉन के रूप में जाना जाता है।

ठेठ धातुओं से चालन इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के लिए कुछ इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (ईवी) प्रकाश क्वांटा की आवश्यकता होती है, जो लघु-तरंग दैर्ध्य दृश्य या पराबैंगनी प्रकाश के अनुरूप है। चरम मामलों में, उत्सर्जन को शून्य ऊर्जा के पास आने वाले फोटॉन के साथ प्रेरित किया जाता है, जैसे नकारात्मक इलेक्ट्रॉन आत्मीयता के साथ सिस्टम और उत्साहित राज्यों से उत्सर्जन, या उच्च परमाणु संख्या वाले तत्वों में कोर इलेक्ट्रॉनों के लिए कुछ सौ केवी फोटॉन। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के अध्ययन ने प्रकाश और इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम प्रकृति को समझने में महत्वपूर्ण कदम उठाए और तरंग -कण द्वंद्व की अवधारणा के गठन को प्रभावित किया। अन्य घटनाएँ जहां प्रकाश विद्युत आवेशों के आंदोलन को प्रभावित करता है, उनमें फोटोकॉन्डक्टिव प्रभाव, फोटोवोल्टिक प्रभाव और फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रभाव शामिल हैं।

उत्सर्जन तंत्र

एक प्रकाश बीम के फोटॉन में एक विशेषता ऊर्जा होती है, जिसे फोटॉन ऊर्जा कहा जाता है, जो प्रकाश की आवृत्ति के लिए आनुपातिक है। फोटोइमिशन प्रक्रिया में, जब कुछ सामग्री के भीतर एक इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन की ऊर्जा को अवशोषित करता है और अपनी बाध्यकारी ऊर्जा की तुलना में अधिक ऊर्जा प्राप्त करता है, तो इसे बाहर निकालने की संभावना है। यदि फोटॉन ऊर्जा बहुत कम है, तो इलेक्ट्रॉन सामग्री से बचने में असमर्थ है। चूंकि कम-आवृत्ति प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि से केवल कम-ऊर्जा फोटॉन की संख्या में वृद्धि होगी, तीव्रता में यह परिवर्तन इलेक्ट्रॉन को नापसंद करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा के साथ किसी भी एकल फोटॉन का निर्माण नहीं करेगा। इसके अलावा, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा किसी दिए गए आवृत्ति की आने वाली रोशनी की तीव्रता पर निर्भर नहीं करेगी, लेकिन केवल व्यक्तिगत फोटॉनों की ऊर्जा पर।

जबकि मुक्त इलेक्ट्रॉन किसी भी ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं जब विकिरणित हो जाते हैं, जब तक कि यह तत्काल पुन: उत्सर्जन के बाद होता है, जैसे कि कॉम्पटन प्रभाव में, क्वांटम सिस्टम में एक फोटॉन से सभी ऊर्जा अवशोषित हो जाती है-अगर क्वांटम यांत्रिकी द्वारा प्रक्रिया की अनुमति दी जाती है- या कोई भी नहीं। अधिग्रहीत ऊर्जा के हिस्से का उपयोग इलेक्ट्रॉन को उसके परमाणु बंधन से मुक्त करने के लिए किया जाता है, और बाकी एक मुक्त कण के रूप में इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा में योगदान देता है। क्योंकि एक सामग्री में इलेक्ट्रॉनों में कई अलग -अलग क्वांटम राज्यों पर अलग -अलग बाध्यकारी ऊर्जाओं के साथ कब्जा कर लिया जाता है, और क्योंकि वे सामग्री से बाहर अपने रास्ते पर ऊर्जा के नुकसान को बनाए रख सकते हैं, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों में गतिज ऊर्जा की एक श्रृंखला होगी।उच्चतम कब्जे वाले राज्यों के इलेक्ट्रॉनों में उच्चतम गतिज ऊर्जा होगी।धातुओं में, उन इलेक्ट्रॉनों को फर्मी स्तर से उत्सर्जित किया जाएगा।

जब फोटोइलेक्ट्रॉन को एक वैक्यूम के बजाय एक ठोस में उत्सर्जित किया जाता है, तो आंतरिक फोटोइमिशन शब्द का उपयोग अक्सर किया जाता है, और एक वैक्यूम में उत्सर्जन को बाहरी फोटोमीशन के रूप में प्रतिष्ठित किया जाता है।

फोटोइलेक्ट्रिक उत्सर्जन का प्रायोगिक अवलोकन

भले ही किसी भी सामग्री से फोटिमिशन हो सकता है, यह धातुओं और अन्य कंडक्टरों से सबसे आसानी से मनाया जाता है।ऐसा इसलिए है क्योंकि यह प्रक्रिया एक चार्ज असंतुलन का उत्पादन करती है, जो वर्तमान प्रवाह द्वारा बेअसर नहीं किया जाता है, परिणामस्वरूप संभावित अवरोध में वृद्धि होती है जब तक कि उत्सर्जन पूरी तरह से बंद नहीं हो जाता है।फोटोइमिशन के लिए ऊर्जा बाधा आमतौर पर धातु की सतहों पर नॉनकंडक्टिव ऑक्साइड परतों द्वारा बढ़ जाती है, इसलिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के आधार पर अधिकांश व्यावहारिक प्रयोग और उपकरण खाली किए गए ट्यूबों में स्वच्छ धातु सतहों का उपयोग करते हैं।वैक्यूम इलेक्ट्रॉनों को देखने में भी मदद करता है क्योंकि यह गैसों को इलेक्ट्रोड के बीच उनके प्रवाह को बाधित करने से रोकता है।

सूरज की रोशनी के रूप में, वायुमंडल के अवशोषण के कारण, बहुत पराबैंगनी प्रकाश प्रदान नहीं करता है, पराबैंगनी किरणों में समृद्ध प्रकाश मैग्नीशियम को जलाने या एक आर्क लैंप से प्राप्त किया जाता है।वर्तमान समय में, पारा-वाष्प लैंप, नोबल-गैस डिस्चार्ज यूवी लैंप और रेडियो-फ्रीक्वेंसी प्लाज्मा स्रोत, पराबैंगनी लेजर, ref>"Lumeras UV and VUV laser systems".</ref> और सिंक्रोट्रॉन सम्मिलन उपकरण ref>"Light sources of the world". 24 August 2017.</ref> प्रकाश स्रोत प्रबल होते हैं।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव को प्रदर्शित करने के लिए प्रयोग का योजनाबद्ध।एक निश्चित तरंग दैर्ध्य का फ़िल्टर्ड, मोनोक्रोमैटिक प्रकाश एक वैक्यूम ट्यूब के अंदर उत्सर्जक इलेक्ट्रोड (ई) पर हमला करता है।कलेक्टर इलेक्ट्रोड (C) एक वोल्टेज V के पक्षपाती है_C यह उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने के लिए सेट किया जा सकता है, जब सकारात्मक हो, या उनमें से किसी को नकारात्मक होने पर कलेक्टर तक पहुंचने से रोकें।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए शास्त्रीय सेटअप में एक प्रकाश स्रोत शामिल है, प्रकाश को मोनोक्रोमैटाइज़ करने के लिए फिल्टर का एक सेट, पराबैंगनी प्रकाश के लिए एक वैक्यूम ट्यूब पारदर्शी, एक उत्सर्जक इलेक्ट्रोड (ई) प्रकाश के संपर्क में है, और एक कलेक्टर (सी) जिसका वोल्टेज वी (सी)_C बाहरी रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

एक सकारात्मक बाहरी वोल्टेज का उपयोग कलेक्टर पर फोटोमीड इलेक्ट्रॉनों को निर्देशित करने के लिए किया जाता है।यदि आवृत्ति और घटना विकिरण की तीव्रता तय हो जाती है, तो फोटोइलेक्ट्रिक वर्तमान मैं सकारात्मक वोल्टेज में वृद्धि के साथ बढ़ता है, क्योंकि अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रोड पर निर्देशित किया जाता है।जब कोई अतिरिक्त फोटोइलेक्ट्रॉन एकत्र नहीं किया जा सकता है, तो फोटोइलेक्ट्रिक करंट एक संतृप्ति मूल्य प्राप्त करता है।यह वर्तमान केवल प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि के साथ बढ़ सकता है।

एक बढ़ती नकारात्मक वोल्टेज सभी लेकिन उच्चतम-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को कलेक्टर तक पहुंचने से रोकता है।जब ट्यूब के माध्यम से कोई करंट नहीं देखा जाता है, तो नकारात्मक वोल्टेज उस मूल्य तक पहुंच गया है जो गति को धीमा करने और गतिज ऊर्जा के सबसे ऊर्जावान फोटोइलेक्ट्रॉन को रोकने के लिए पर्याप्त है_max।रिटार्डिंग वोल्टेज के इस मूल्य को रोक क्षमता या संभावित v को काटने के लिए कहा जाता है_o. चूंकि चार्ज ई के इलेक्ट्रॉन को रोकने में मंद क्षमता द्वारा किया गया काम ईवी है_o, निम्नलिखित ईवी को पकड़ना होगा_o& nbsp; = & nbsp; k_max. वर्तमान-वोल्टेज वक्र सिग्मोइडल है, लेकिन इसका सटीक आकार प्रयोगात्मक ज्यामिति और इलेक्ट्रोड सामग्री गुणों पर निर्भर करता है।

किसी दिए गए धातु की सतह के लिए, घटना विकिरण की एक निश्चित न्यूनतम आवृत्ति मौजूद है जिसके नीचे कोई फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जित नहीं किया जाता है।इस आवृत्ति को दहलीज आवृत्ति कहा जाता है।घटना बीम की आवृत्ति में वृद्धि से उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, और रोक वोल्टेज में वृद्धि होती है।उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी बदल सकती है क्योंकि संभावना है कि प्रत्येक फोटॉन एक उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन में परिणाम होता है, फोटॉन ऊर्जा का एक कार्य है।

एक ही मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि (इसलिए जब तक तीव्रता बहुत अधिक नहीं है), जो किसी निश्चित समय में सतह पर थोपने वाले फोटॉनों की संख्या के लिए आनुपातिक है, उस दर को बढ़ाता है जिस पर इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल दिया जाता है - फोटोइलेक्ट्रिक करंट I- लेकिन फोटोइलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा और रोक वोल्टेज समान रहता है।किसी दिए गए धातु और घटना विकिरण की आवृत्ति के लिए, जिस दर पर फोटोइलेक्ट्रॉन को हटा दिया जाता है, वह सीधे घटना प्रकाश की तीव्रता के लिए आनुपातिक है।

विकिरण की घटनाओं और एक फोटोइलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन के बीच समय अंतराल बहुत छोटा है, 10 से कम है⁻⁹ दूसरा।फोटोइलेक्ट्रॉन का कोणीय वितरण घटना प्रकाश के ध्रुवीकरण (विद्युत क्षेत्र की दिशा) पर अत्यधिक निर्भर है, साथ ही साथ परमाणु और आणविक कक्षीय समरूपता और क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों के इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना जैसे उत्सर्जक सामग्री के क्वांटम गुणों को भी।मैक्रोस्कोपिक ऑर्डर के बिना सामग्री में, इलेक्ट्रॉनों का वितरण रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश के ध्रुवीकरण की दिशा में चरम पर पहुंच जाता है। प्रायोगिक तकनीक जो सामग्री के गुणों का अनुमान लगाने के लिए इन वितरणों को माप सकती है, वह हैण-हल किए गए फोटोमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी है।

सैद्धांतिक स्पष्टीकरण

Alt =

1905 में, आइंस्टीन ने पहले मैक्स प्लैंक द्वारा एक अवधारणा का उपयोग करते हुए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के एक सिद्धांत का प्रस्ताव किया, जिसमें प्रकाश में फोटॉन या लाइट क्वांटा के रूप में जानी जाने वाली ऊर्जा के छोटे पैकेट होते हैं।प्रत्येक पैकेट ऊर्जा वहन करता है $h\nu$ यह आवृत्ति के लिए आनुपातिक है $\nu$ इसी विद्युत चुम्बकीय तरंग की।आनुपातिकता स्थिरता $h$ प्लैंक स्थिरांक के रूप में जाना जाता है।अधिकतम गतिज ऊर्जा $K_{\max }$ उनके परमाणु बंधन से हटाए जाने से पहले इस ऊर्जा को वितरित करने वाले इलेक्ट्रॉनों में से

$$K_{\max }=h\,\nu -W,$$

कहाँ पे $W$ सामग्री की सतह से एक इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा है।इसे सतह का कार्य कार्य कहा जाता है और कभी -कभी निरूपित किया जाता है $\Phi$ या $\varphi$. यदि कार्य फ़ंक्शन के रूप में लिखा जाता है

$$W=h\,\nu _{o},$$

बेदखल इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा का सूत्र बन जाता है

$$K_{\max }=h\left(\nu -\nu _{o}\right).$$

काइनेटिक ऊर्जा सकारात्मक है, और $\nu >\nu _{o}$ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव होने के लिए आवश्यक है। आवृत्ति $\nu _{o}$ दी गई सामग्री के लिए दहलीज आवृत्ति है।उस आवृत्ति के ऊपर, फोटोइलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा के साथ -साथ प्रयोग में रोकना वोल्टेज भी ${\textstyle V_{o}={\frac {h}{e}}\left(\nu -\nu _{o}\right)}$ आवृत्ति के साथ रैखिक रूप से वृद्धि करें, और फोटॉनों की संख्या और इम्प्रूइंग मोनोक्रोमैटिक लाइट की तीव्रता पर कोई निर्भरता नहीं है।आइंस्टीन के सूत्र, हालांकि सरल, ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की सभी घटना विज्ञान को समझाया, और क्वांटम यांत्रिकी के विकास में दूरगामी परिणाम थे।

परमाणुओं, अणुओं और ठोस पदार्थों से फोटो

इलेक्ट्रॉनों जो परमाणुओं, अणुओं और ठोस में बंधे होते हैं, वे अच्छी तरह से परिभाषित बाध्यकारी ऊर्जाओं के अलग-अलग राज्यों पर कब्जा कर लेते हैं।जब लाइट क्वांटा एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन में ऊर्जा की इस मात्रा से अधिक वितरित करता है, तो इलेक्ट्रॉन को अतिरिक्त (गतिज) ऊर्जा के साथ मुक्त स्थान में उत्सर्जित किया जा सकता है। $h\nu$ इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक।इस प्रकार गतिज ऊर्जा का वितरण परमाणु, आणविक या क्रिस्टलीय प्रणाली में इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा के वितरण को दर्शाता है: बाध्यकारी ऊर्जा पर राज्य से उत्सर्जित एक इलेक्ट्रॉन $E_{B}$ काइनेटिक एनर्जी में पाया जाता है $E_{k}=h\nu -E_{B}$।यह वितरण क्वांटम सिस्टम की मुख्य विशेषताओं में से एक है, और इसका उपयोग क्वांटम रसायन विज्ञान और क्वांटम भौतिकी में आगे के अध्ययन के लिए किया जा सकता है।

सॉलिड्स से फोटोमीशन के मॉडल

ऑर्डर किए गए, क्रिस्टलीय ठोस के इलेक्ट्रॉनिक गुण ऊर्जा और गति के संबंध में इलेक्ट्रॉनिक राज्यों के वितरण द्वारा निर्धारित किए जाते हैं - ठोस के इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना।ठोस पदार्थों से फोटोमीशन के सैद्धांतिक मॉडल बताते हैं कि यह वितरण, अधिकांश भाग के लिए, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में संरक्षित है।घटनात्मक तीन-चरण मॉडल पराबैंगनी और नरम एक्स-रे उत्तेजना के लिए इन चरणों में प्रभाव को विघटित करता है:

1. सामग्री के थोक में आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव जो एक कब्जे वाले और एक निर्जन इलेक्ट्रॉनिक राज्य के बीच एक प्रत्यक्ष ऑप्टिकल संक्रमण है। यह प्रभाव द्विध्रुवीय संक्रमणों के लिए क्वांटम-मैकेनिकल चयन नियमों के अधीन है। इलेक्ट्रॉन के पीछे छोड़ा गया छेद द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन, या तथाकथित बरमा प्रभाव को जन्म दे सकता है, जो तब भी दिखाई दे सकता है जब प्राथमिक फोटोइलेक्ट्रॉन सामग्री को नहीं छोड़ता है। आणविक ठोस पदार्थों में फोनन इस चरण में उत्साहित हैं और अंतिम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा में उपग्रह लाइनों के रूप में दिखाई दे सकते हैं।
2. उस सतह पर इलेक्ट्रॉन प्रसार जिसमें कुछ इलेक्ट्रॉनों को ठोस के अन्य घटकों के साथ बातचीत के कारण बिखराया जा सकता है। इलेक्ट्रॉनों जो ठोस में गहराई से उत्पन्न होते हैं, वे टकराव से पीड़ित होने और परिवर्तित ऊर्जा और गति के साथ उभरने की अधिक संभावना रखते हैं। उनका औसत-मुक्त पथ इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा पर निर्भर एक सार्वभौमिक वक्र है।
3. वैक्यूम के मुक्त-इलेक्ट्रॉन-जैसे राज्यों में सतह बाधा के माध्यम से इलेक्ट्रॉन बच जाता है। इस चरण में इलेक्ट्रॉन सतह के कार्य समारोह की मात्रा में ऊर्जा खो देता है, और सतह के लंबवत दिशा में गति के नुकसान से ग्रस्त है। क्योंकि ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा आसानी से फर्मी ऊर्जा में उच्चतम कब्जे वाले राज्य के संबंध में व्यक्त की जाती है $E_{F}$, और फ्री-स्पेस (वैक्यूम) ऊर्जा का अंतर सतह का कार्य कार्य है, ठोस पदार्थों से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा आमतौर पर लिखी जाती है $E_{k}=h\nu -W-E_{B}$।

ऐसे मामले हैं जहां तीन-चरण मॉडल फोटोइलेक्ट्रॉन तीव्रता वितरण की विशिष्टताओं को समझाने में विफल रहता है।अधिक विस्तृत वन-स्टेप मॉडल प्रभाव को एक परिमित क्रिस्टल की अंतिम स्थिति में फोटोएक्सिटेशन की एक सुसंगत प्रक्रिया के रूप में मानता है, जिसके लिए वेव फ़ंक्शन क्रिस्टल के बाहर फ्री-इलेक्ट्रॉन जैसा है, लेकिन अंदर एक क्षय लिफाफा है।

इतिहास

19 वीं शताब्दी

1839 में, ए। ई। बेकरेल | अलेक्जेंड्रे एडमंड बेकरेल ने इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं पर प्रकाश के प्रभाव का अध्ययन करते हुए फोटोवोल्टिक प्रभाव की खोज की। हालांकि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के बराबर नहीं है, फोटोवोल्टिक्स पर उनका काम सामग्री के प्रकाश और इलेक्ट्रॉनिक गुणों के बीच एक मजबूत संबंध दिखाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता था।1873 में, विलोबी स्मिथ ने सेलेनियम में फोटोकॉन्डक्टिविटी की खोज की, जबकि पनडुब्बी टेलीग्राफ केबलों से जुड़े अपने काम के साथ अपने उच्च प्रतिरोध गुणों के लिए धातु का परीक्षण किया। जोहान एलस्टर (1854-1920) और हंस गिएटेल (1855-1923), हीडलबर्ग में छात्रों ने विद्युतीकृत निकायों पर प्रकाश द्वारा उत्पादित प्रभावों की जांच की और पहले व्यावहारिक फोटोइलेक्ट्रिक कोशिकाओं को विकसित किया, जिनका उपयोग प्रकाश की तीव्रता को मापने के लिए किया जा सकता था। उन्होंने नकारात्मक बिजली के निर्वहन की अपनी शक्ति के संबंध में धातुओं की व्यवस्था की: रूबिडियम, पोटेशियम, पोटेशियम और सोडियम, सोडियम, लिथियम, मैग्नीशियम, थैलियम और जस्ता का मिश्र धातु;तांबे के लिए, प्लैटिनम, सीसा, लोहा, कैडमियम, कार्बन, और पारा साधारण प्रकाश के साथ प्रभाव मापने योग्य होने के लिए बहुत छोटा था।इस आशय के लिए धातुओं का क्रम संपर्क-इलेक्ट्रिकिटी के लिए वोल्टा की श्रृंखला के समान था, सबसे अधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव धातुएं जो सबसे बड़े फोटो-इलेक्ट्रिक प्रभाव देती हैं। 1887 में, हेनरिक हर्ट्ज़ ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अवलोकन किया और उत्पादन और रिसेप्शन पर रिपोर्ट किया गया ref>Hertz, H. (1887). "Ueber sehr schnelle electrische Schwingungen". Annalen der Physik und Chemie (in English). 267 (7): 421–448. Bibcode:1887AnP...267..421H. doi:10.1002/andp.18872670707. ISSN 0003-3804.विद्युत चुम्बकीय तरंगों का </ref>। रेफ नाम = स्मिथसोनियन रिपोर्ट>Bloch, Eugene (1914). "Recent developments in electromagnetism". Annual Report Of The Board Of Regents Of The Smithsonian Institution 1913. Washington, DC: Smithsonian Institution. p. 239. Retrieved 2 May 2020.</ref> उनके तंत्र में रिसीवर में एक स्पार्क गैप के साथ एक कॉइल शामिल था, जहां विद्युत चुम्बकीय तरंगों का पता लगाने पर एक चिंगारी देखी जाएगी।उन्होंने चिंगारी को बेहतर देखने के लिए एक अंधेरे बॉक्स में उपकरण को रखा।हालांकि, उन्होंने देखा कि बॉक्स के अंदर अधिकतम स्पार्क लंबाई कम हो गई थी।विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्रोत के बीच रखा गया एक ग्लास पैनल और रिसीवर ने पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित कर लिया जिसने इलेक्ट्रॉनों को अंतराल में कूदने में सहायता की।जब हटा दिया जाता है, तो चिंगारी की लंबाई बढ़ जाती।उन्होंने चिंगारी की लंबाई में कोई कमी नहीं देखी जब उन्होंने कांच को क्वार्ट्ज के साथ बदल दिया, क्योंकि क्वार्ट्ज यूवी विकिरण को अवशोषित नहीं करता है।

हर्ट्ज द्वारा खोजों ने हॉलवाच द्वारा जांच की एक श्रृंखला का नेतृत्व किया, ref>Hallwachs, Wilhelm (1888). "Ueber den Einfluss des Lichtes auf electrostatisch geladene Körper". Annalen der Physik (in English). 269 (2): 301–312. Bibcode:1888AnP...269..301H. doi:10.1002/andp.18882690206. ISSN 1521-3889.</ref> hoor, और Stoletov प्रकाश के प्रभाव पर, और विशेष रूप से पराबैंगनी प्रकाश के, चार्ज किए गए निकायों पर।हॉलवाच ने एक जस्ता प्लेट को एक इलेक्ट्रोस्कोप से जोड़ा।उन्होंने पराबैंगनी प्रकाश को एक ताजा साफ जस्ता प्लेट पर गिरने की अनुमति दी और देखा कि जस्ता प्लेट को शुरू में नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है यदि शुरू में अपरिवर्तित किया जाता है, और अधिक सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है यदि शुरू में सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है।इन टिप्पणियों से उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में आने पर कुछ नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कणों को जस्ता प्लेट द्वारा उत्सर्जित किया गया था। हर्ट्ज प्रभाव के संबंध में, शुरू से शोधकर्ताओं ने फोटोइलेक्ट्रिक थकान की घटना की जटिलता को दिखाया - ताजा धातु की सतहों पर देखे गए प्रभाव का प्रगतिशील कमी।हॉलवाच के अनुसार, ओजोन ने घटना में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, और उत्सर्जन ऑक्सीकरण, आर्द्रता और सतह के चमकाने की डिग्री से प्रभावित था।यह उस समय स्पष्ट नहीं था कि क्या थकान एक वैक्यूम में अनुपस्थित है।

1888 से 1891 तक की अवधि में, छह प्रकाशनों में रिपोर्ट किए गए परिणामों के साथ अलेक्जेंड्र स्टोलेटोव द्वारा फोटोफ़ेक्ट का एक विस्तृत विश्लेषण किया गया था।स्टोलेटोव ने एक नए प्रयोगात्मक सेटअप का आविष्कार किया जो फोटोफेक्ट के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए अधिक उपयुक्त था।उन्होंने प्रकाश की तीव्रता और प्रेरित फोटोइलेक्ट्रिक करंट (फोटोफेक्ट या स्टोलेटोव के नियम का पहला नियम) के बीच एक सीधा आनुपातिकता की खोज की।उन्होंने गैस के दबाव पर फोटो विद्युत प्रवाह की तीव्रता की निर्भरता को मापा, जहां उन्होंने अधिकतम फोटोक्रेन्ट के अनुरूप एक इष्टतम गैस दबाव का अस्तित्व पाया;इस संपत्ति का उपयोग सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए किया गया था। धातुओं के अलावा कई पदार्थ पराबैंगनी प्रकाश की कार्रवाई के तहत नकारात्मक बिजली का निर्वहन करते हैं।जी। सी। श्मिट और O. knoblauch ref>Knoblauch, O. (1899). Zeitschrift für Physikalische Chemie. Vol. xxix. p. 527.</ref> ने इन पदार्थों की एक सूची संकलित की।

1897 में, जे। जे। थॉमसन ने बदमाश ट्यूबों में पराबैंगनी प्रकाश की जांच की। थॉमसन ने कहा कि बेदखल किए गए कणों, जिसे उन्होंने कॉर्पस्लेस कहा था, कैथोड किरणों के समान प्रकृति के थे।इन कणों को बाद में इलेक्ट्रॉनों के रूप में जाना जाने लगा।थॉमसन ने एक वैक्यूम ट्यूब में एक धातु की प्लेट (एक कैथोड) को संलग्न किया, और इसे उच्च-आवृत्ति विकिरण के लिए उजागर किया। ref>Histories of the electron : the birth of microphysics. Buchwald, Jed Z., Warwick, Andrew. Cambridge, Mass.: MIT Press. 2001. ISBN 978-0-262-26948-3. OCLC 62183406.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)</ref> यह सोचा गया था कि दोलन करने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों ने परमाणुओं के क्षेत्र को प्रतिध्वनित करने का कारण बना और एक निश्चित आयाम तक पहुंचने के बाद, उप -परमाणु कॉर्पसल्स को उत्सर्जित किया, और वर्तमान का पता लगाया जा सकता है।विकिरण की तीव्रता और रंग के साथ इस वर्तमान की मात्रा भिन्न होती है।बड़ी विकिरण तीव्रता या आवृत्ति अधिक वर्तमान का उत्पादन करेगी। 1886-1902 के वर्षों के दौरान, विल्हेम हॉलवाच और फिलिप लेनार्ड ने फोटोइलेक्ट्रिक उत्सर्जन की घटना की विस्तार से जांच की।लेनार्ड ने देखा कि एक वर्तमान में एक खाली कांच की ट्यूब के माध्यम से बहता है, जब पराबैंगनी विकिरण उनमें से एक पर गिरता है, तो दो इलेक्ट्रोड को घेरते हैं।जैसे ही पराबैंगनी विकिरण को रोक दिया जाता है, वर्तमान भी बंद हो जाता है।इसने फोटोइलेक्ट्रिक उत्सर्जन की अवधारणा शुरू की।पराबैंगनी प्रकाश द्वारा गैसों के आयनीकरण की खोज 1900 में फिलिप लेनार्ड द्वारा की गई थी। चूंकि प्रभाव कई सेंटीमीटर हवा में उत्पन्न हुआ था और नकारात्मक की तुलना में अधिक सकारात्मक आयनों का उत्पादन किया गया था, यह घटना की व्याख्या करना स्वाभाविक था, जे। जे। थॉमसन के रूप में।गैस में मौजूद कणों पर एक हर्ट्ज प्रभाव के रूप में किया।

20 वीं शताब्दी

1902 में, लेनार्ड ने देखा कि व्यक्तिगत उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा प्रकाश की आवृत्ति (जो रंग से संबंधित है) के साथ बढ़ी।यह मैक्सवेल के लहर के लहर सिद्धांत के साथ बाधाओं पर दिखाई दिया, जिसने भविष्यवाणी की कि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विकिरण की तीव्रता के लिए आनुपातिक होगी।

लेनार्ड ने एक शक्तिशाली इलेक्ट्रिक आर्क लैंप का उपयोग करके प्रकाश आवृत्ति के साथ इलेक्ट्रॉन ऊर्जा में भिन्नता का अवलोकन किया, जिसने उसे तीव्रता में बड़े बदलावों की जांच करने में सक्षम बनाया, और उसके पास पर्याप्त शक्ति थी जो उसे प्रकाश आवृत्ति के साथ इलेक्ट्रोड की क्षमता की भिन्नता की जांच करने में सक्षम करने के लिए पर्याप्त शक्ति थी। उन्होंने एक फोटोट्यूब में अधिकतम रोक क्षमता (वोल्टेज) से संबंधित इलेक्ट्रॉन ऊर्जा को पाया। उन्होंने पाया कि अधिकतम इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्रकाश की आवृत्ति से निर्धारित होती है। उदाहरण के लिए, मुक्ति पर एक इलेक्ट्रॉन के लिए गणना की गई अधिकतम गतिज ऊर्जा में वृद्धि में आवृत्ति परिणामों में वृद्धि - पराबैंगनी विकिरण को नीले प्रकाश की तुलना में एक फोटोट्यूब में वर्तमान को रोकने के लिए एक उच्च लागू रोकने की क्षमता की आवश्यकता होगी। हालांकि, प्रयोगों को करने में कठिनाई के कारण लेनार्ड के परिणाम मात्रात्मक के बजाय गुणात्मक थे: ताजे कटे हुए धातु पर किए जाने वाले प्रयोगों को करने की आवश्यकता थी ताकि शुद्ध धातु देखी गई, लेकिन यह आंशिक वैक्यूम में भी मिनटों के एक मामले में ऑक्सीकरण करता था। उपयोग किया गया। सतह द्वारा उत्सर्जित वर्तमान को प्रकाश की तीव्रता, या चमक से निर्धारित किया गया था: प्रकाश की तीव्रता को दोगुना करने से सतह से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या दोगुनी हो गई।

लैंग्विन और यूजीन बलोच के शोध ने दिखाया है कि लेनार्ड प्रभाव का बड़ा हिस्सा निश्चित रूप से हर्ट्ज प्रभाव के कारण है।गैस पर मामा का प्रभाव खुद ही मौजूद है।जे। जे। थॉमसन द्वारा रिफाउंड और फिर फ्रेडरिक पामर, जूनियर द्वारा अधिक निर्णायक रूप से, गैस फोटोइमिशन का अध्ययन किया गया था और इससे पहले कि वे लीनार्ड द्वारा इसे जिम्मेदार ठहराए गए लोगों की तुलना में बहुत अलग विशेषताएं दिखाईं।

1900 में, ब्लैक-बॉडी विकिरण का अध्ययन करते हुए, जर्मन भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक ने सामान्य स्पेक्ट्रम में ऊर्जा के वितरण के कानून पर सुझाव दिया कागज जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा की गई ऊर्जा को केवल ऊर्जा के पैकेट में जारी किया जा सकता है।1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने परिकल्पना को आगे बढ़ाते हुए एक पेपर प्रकाशित किया कि प्रकाश ऊर्जा को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से प्रयोगात्मक डेटा की व्याख्या करने के लिए असतत मात्राकृत पैकेट में ले जाया जाता है।आइंस्टीन ने कहा कि प्रकाश के प्रत्येक क्वांटम में ऊर्जा प्रकाश की आवृत्ति के बराबर थी जो एक स्थिरांक से गुणा की गई थी, जिसे बाद में प्लैंक स्थिरांक कहा जाता था।एक दहलीज आवृत्ति के ऊपर एक फोटॉन में एक एकल इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा होती है, जिससे मनाया प्रभाव पैदा होता है।यह क्वांटम यांत्रिकी के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम था।1914 में, रॉबर्ट ए। मिलिकन के फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से प्लैंक स्थिरांक के अत्यधिक सटीक माप ने आइंस्टीन के मॉडल का समर्थन किया, भले ही प्रकाश का एक कोरिक्युलर सिद्धांत मिलिकन के लिए था, उस समय, काफी अकल्पनीय था। आइंस्टीन को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कानून की खोज के लिए भौतिकी में 1921 नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था, और मिलिकन को 1923 में बिजली के प्राथमिक प्रभार और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर उनके काम के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। ref>"The Nobel Prize in Physics 1923". Nobel Foundation. Retrieved 2015-03-29.</ref> परमाणुओं और ठोस के क्वांटम गड़बड़ी सिद्धांत में विद्युत चुम्बकीय विकिरण द्वारा कार्य किया गया, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव अभी भी आमतौर पर तरंगों के संदर्भ में विश्लेषण किया जाता है;दो दृष्टिकोण समतुल्य हैं क्योंकि फोटॉन या तरंग अवशोषण केवल मात्राबद्ध ऊर्जा स्तरों के बीच हो सकता है, जिसका ऊर्जा अंतर फोटॉन की ऊर्जा का है। REF नाम = LAMB1968>Lamb, Jr., Willis E.; Scully, Marlan O. (1968). "The photoelectric effect without photons" (PDF). Coral Gables, FL: Center for Theoretical Physics, University of Miami. we understand the photoeffect as being the result of a classical field falling on a quantized atomic electron</ref>

अल्बर्ट आइंस्टीन का गणितीय विवरण कि कैसे फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रकाश के क्वांटा के अवशोषण के कारण हुआ था, उसके एनस मिराबिलिस पत्रों में से एक में था, जिसका नाम प्रकाश के उत्पादन और परिवर्तन के संबंध में एक हेयुरिस्टिक दृष्टिकोण पर रखा गया था। कागज ने प्रकाश क्वांट, या फोटॉन का एक सरल विवरण प्रस्तावित किया, और दिखाया कि कैसे उन्होंने इस तरह की घटनाओं को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में समझाया। प्रकाश के असतत मात्रा के अवशोषण के संदर्भ में उनकी सरल व्याख्या प्रयोगात्मक परिणामों से सहमत थी। इसने समझाया कि क्यों फोटोइलेक्ट्रॉन की ऊर्जा केवल घटना प्रकाश की आवृत्ति पर निर्भर थी और इसकी तीव्रता पर नहीं: कम तीव्रता पर, उच्च-आवृत्ति स्रोत कुछ उच्च ऊर्जा फोटॉन की आपूर्ति कर सकता है, जबकि उच्च-तीव्रता पर, कम-कम- फ़्रीक्वेंसी स्रोत किसी भी इलेक्ट्रॉनों को नापसंद करने के लिए पर्याप्त व्यक्तिगत ऊर्जा के कोई फोटॉन की आपूर्ति नहीं करेगा। यह एक विशाल सैद्धांतिक छलांग थी, लेकिन अवधारणा को पहली बार में दृढ़ता से विरोध किया गया था क्योंकि इसने प्रकाश के तरंग सिद्धांत का खंडन किया था जो कि जेम्स क्लर्क मैक्सवेल के इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म के समीकरणों से स्वाभाविक रूप से पीछा किया गया था, और अधिक आम तौर पर, भौतिक प्रणालियों में ऊर्जा की अनंत विभाजन की धारणा। प्रयोगों के बाद भी पता चला कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के लिए आइंस्टीन के समीकरण सटीक थे, फोटॉन के विचार का प्रतिरोध जारी रहा।

आइंस्टीन के काम ने भविष्यवाणी की कि व्यक्तिगत बेदखल इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा प्रकाश की आवृत्ति के साथ रैखिक रूप से बढ़ जाती है। शायद आश्चर्यजनक रूप से, उस समय सटीक संबंध का परीक्षण नहीं किया गया था। 1905 तक यह ज्ञात था कि फोटोइलेक्ट्रॉन की ऊर्जा घटना प्रकाश की बढ़ती आवृत्ति के साथ बढ़ती है और प्रकाश की तीव्रता से स्वतंत्र होती है। हालांकि, वृद्धि के तरीके को 1914 तक प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित नहीं किया गया था जब मिलिकन ने दिखाया कि आइंस्टीन की भविष्यवाणी सही थी।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव ने प्रकाश की प्रकृति में तरंग-कण द्वंद्व की तत्कालीन उभरती अवधारणा को आगे बढ़ाने में मदद की।प्रकाश एक साथ लहरों और कणों दोनों की विशेषताओं के पास होता है, प्रत्येक परिस्थितियों के अनुसार प्रकट होता है।प्रकाश के शास्त्रीय तरंग विवरण के संदर्भ में प्रभाव को समझना असंभव था, के रूप में उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा घटना विकिरण की तीव्रता पर निर्भर नहीं थी।शास्त्रीय सिद्धांत ने भविष्यवाणी की कि इलेक्ट्रॉन समय की अवधि में ऊर्जा को इकट्ठा करेंगे, और फिर उत्सर्जित होंगे।

उपयोग और प्रभाव

Photomultipliers

Main article: Photomultiplier

alt =

ये लिफाफे के अंदर एक लेपित फोटोकैथोड के साथ बेहद हल्के-संवेदनशील वैक्यूम ट्यूब हैं।फोटो कैथोड में सीज़ियम, रूबिडियम और एंटीमनी जैसी सामग्रियों के संयोजन होते हैं, विशेष रूप से एक कम कार्य फ़ंक्शन प्रदान करने के लिए चुने गए हैं, इसलिए जब प्रकाश के बहुत कम स्तर से भी रोशन किया जाता है, तो फोटोकैथोड आसानी से इलेक्ट्रॉनों को जारी करता है।कभी-कभी उच्च क्षमता पर इलेक्ट्रोड (डायनोड्स) की एक श्रृंखला के माध्यम से, इन इलेक्ट्रॉनों को तेज किया जाता है और आसानी से एक आसानी से पता लगाने योग्य आउटपुट वर्तमान प्रदान करने के लिए द्वितीयक उत्सर्जन के माध्यम से संख्या में वृद्धि होती है।Photomultipliers अभी भी आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं जहां प्रकाश के निम्न स्तर का पता लगाया जाना चाहिए।

छवि सेंसर

टेलीविजन के शुरुआती दिनों में वीडियो कैमरा ट्यूब फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते थे, उदाहरण के लिए, फिलो फ़ार्न्सवर्थ की छवि विघटन ने एक ऑप्टिकल छवि को स्कैन किए गए इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल में बदलने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा चार्ज की गई स्क्रीन का उपयोग किया।

Photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी

Main articles: Photoemission spectroscopy, Angle-resolved photoemission spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy

ARPES) प्रयोग।हीलियम डिस्चार्ज लैंप अल्ट्रा-हाई वैक्यूम में नमूने पर पराबैंगनी प्रकाश चमकता है।गोलार्द्ध इलेक्ट्रॉन विश्लेषक ऊर्जा और गति के संबंध में बेदखल इलेक्ट्रॉनों के वितरण को मापता है।

क्योंकि उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा वास्तव में घटना की ऊर्जा है, जो एक परमाणु, अणु या ठोस के भीतर इलेक्ट्रॉन के बंधन की ऊर्जा को माइनस करती है, बाध्यकारी ऊर्जा को एक ज्ञात एक्स-रे या यूवी प्रकाश को चमकाने के द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।ऊर्जा और फोटोइलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जाओं को मापना।इन प्रणालियों के क्वांटम गुणों का अध्ययन करने के लिए इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का वितरण मूल्यवान है।इसका उपयोग नमूनों की मौलिक संरचना को निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है।ठोस पदार्थों के लिए, फोटोइलेक्ट्रॉन के काइनेटिक ऊर्जा और उत्सर्जन कोण वितरण को इलेक्ट्रॉन की अनुमत बाध्यकारी ऊर्जा और इलेक्ट्रॉनों के क्षण के संदर्भ में इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना के पूर्ण निर्धारण के लिए मापा जाता है।कोण-संकल्पित फोटोमीशन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए आधुनिक उपकरण 1 MEV और 0.1 ° से बेहतर सटीकता के साथ इन मात्राओं को मापने में सक्षम हैं।

फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप आमतौर पर एक उच्च-वैक्यूम वातावरण में किए जाते हैं, क्योंकि यदि वे मौजूद थे तो इलेक्ट्रॉनों को गैस अणुओं द्वारा बिखेर दिया जाएगा।हालांकि, कुछ कंपनियां अब ऐसे उत्पाद बेच रही हैं जो हवा में फोटोमीशन की अनुमति देते हैं।प्रकाश स्रोत एक लेजर, एक डिस्चार्ज ट्यूब, या एक सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत हो सकता है।

गाढ़ा गोलार्द्ध विश्लेषक एक विशिष्ट इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक है।यह दो गोलार्द्धों के बीच एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता है ताकि उनकी गतिज ऊर्जाओं के आधार पर घटना इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र को बदलने (फैलाया जा सके)।

नाइट विजन डिवाइस

एक छवि इंटेंसिफ़ायर ट्यूब में गैलियम आर्सेनाइड जैसे क्षार धातु या अर्धचालक सामग्री की एक पतली फिल्म को मारते हुए फोटॉन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण फोटोइलेक्ट्रॉन की अस्वीकृति का कारण बनते हैं। इन्हें एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है जहां वे एक फॉस्फोर लेपित स्क्रीन पर प्रहार करते हैं, इलेक्ट्रॉनों को फोटॉन में वापस परिवर्तित करते हैं। सिग्नल का गहनता या तो इलेक्ट्रॉनों के त्वरण के माध्यम से या द्वितीयक उत्सर्जन के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की संख्या को बढ़ाकर, जैसे कि माइक्रो-चैनल प्लेट के साथ प्राप्त की जाती है। कभी -कभी दोनों तरीकों के संयोजन का उपयोग किया जाता है। अतिरिक्त गतिज ऊर्जा को एक इलेक्ट्रॉन को चालन बैंड से बाहर और वैक्यूम स्तर में स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है। यह फोटोकैथोड के इलेक्ट्रॉन आत्मीयता के रूप में जाना जाता है और बैंड गैप मॉडल द्वारा समझाया गया है कि निषिद्ध बैंड के अलावा फोटोमिशन के लिए एक और बाधा है। गैलियम आर्सेनाइड जैसी कुछ सामग्रियों में एक प्रभावी इलेक्ट्रॉन आत्मीयता होती है जो चालन बैंड के स्तर से नीचे होती है। इन सामग्रियों में, चालन बैंड में जाने वाले इलेक्ट्रॉनों में सामग्री से उत्सर्जित होने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है, इसलिए फोटॉन को अवशोषित करने वाली फिल्म काफी मोटी हो सकती है। इन सामग्रियों को नकारात्मक इलेक्ट्रॉन आत्मीयता सामग्री के रूप में जाना जाता है।

अंतरिक्ष यान

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव एक सकारात्मक आवेश विकसित करने के लिए सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने से अंतरिक्ष यान का कारण होगा।यह एक बड़ी समस्या हो सकती है, क्योंकि अंतरिक्ष यान के अन्य भाग छाया में हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंतरिक्ष यान में पास के प्लास्मास से एक नकारात्मक चार्ज विकसित होगा।असंतुलन नाजुक विद्युत घटकों के माध्यम से निर्वहन कर सकता है।फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा बनाया गया स्थैतिक चार्ज स्व-सीमित है, क्योंकि एक उच्च चार्ज की गई वस्तु अपने इलेक्ट्रॉनों को आसानी से नहीं देती है जितना कि एक कम चार्ज की गई वस्तु करता है।

चंद्रमा धूल

सूरज से मारने वाले चंद्र धूल से प्रकाश यह फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है।आवेशित धूल तब खुद को पीछे कर देती है और इलेक्ट्रोस्टैटिक लेविटेशन द्वारा चंद्रमा की सतह से दूर हो जाती है। यह लगभग अपने आप को धूल के माहौल की तरह प्रकट करता है, एक पतली धुंध के रूप में दिखाई देता है और दूर की विशेषताओं के धुंधलेपन को दर्शाता है, और सूरज के सेट होने के बाद एक मंद चमक के रूप में दिखाई देता है।यह पहली बार 1960 के दशक में सर्वेयर कार्यक्रम जांच द्वारा फोटो खिंचवाया गया था, ref>Criswell D.R. (1973). "Horizon-Glow and the Motion of Lunar Dust". In R. J. L. Grard (ed.). Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space. 6th Eslab Symposium. Noordwijk, the Netherlands: Springer, Dordrecht. doi:10.1007/978-94-010-2647-5_36.</ref> और सबसे हाल ही में चांग 3 रोवर ने चंद्र चट्टानों पर धूल जमाव को लगभग 28 सेमी तक देखा। ref>Yan Q., Zhang X., Xie L., Guo D., Li Y., Xu Y., Xiao Z., Di K., Xiao L. (2019). "Weak Dust Activity Near a Geologically Young Surface Revealed by Chang'E-3 Mission". Geophysical Research Letters. 46 (16): 9405–9413. Bibcode:2019GeoRL..46.9405Y. doi:10.1029/2019GL083611.{{cite journal}}: CS1 maint: uses authors parameter (link)</ref> यह माना जाता है कि सबसे छोटे कणों को सतह से किलोमीटर से हटा दिया जाता है और कण फव्वारे में चलते हैं क्योंकि वे चार्ज और डिस्चार्ज होते हैं। ref>Timothy J. Stubbs; Richard R. Vondrak; William M. Farrell (2006). "A dynamic fountain model for lunar dust". Advances in Space Research. 37 (1): 59–66. Bibcode:2006AdSpR..37...59S. doi:10.1016/j.asr.2005.04.048. hdl:2060/20050175993.</ref>

प्रतिस्पर्धी प्रक्रियाएं और फोटोमिशन क्रॉस सेक्शन

जब फोटॉन ऊर्जाएं इलेक्ट्रॉन रेस्ट एनर्जी के रूप में अधिक होती हैं 511 keV, फिर भी एक और प्रक्रिया, कॉम्पटन बिखरना, हो सकता है।इस ऊर्जा से दो बार, पर 1.022 MeV जोड़ी उत्पादन भी अधिक संभावना है। कॉम्पटन बिखरने और जोड़ी उत्पादन दो अन्य प्रतिस्पर्धी तंत्रों के उदाहरण हैं।

यहां तक कि अगर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव एक बाध्य इलेक्ट्रॉन के साथ एकल फोटॉन की एक विशेष बातचीत के लिए पसंदीदा प्रतिक्रिया है, तो परिणाम भी क्वांटम आंकड़ों के अधीन है और इसकी गारंटी नहीं है।फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की संभावना को इंटरैक्शन के क्रॉस सेक्शन द्वारा मापा जाता है, σ।यह लक्ष्य परमाणु और फोटॉन ऊर्जा की परमाणु संख्या का एक कार्य पाया गया है।एक कच्चे सन्निकटन में, उच्चतम परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा के ऊपर फोटॉन ऊर्जा के लिए, क्रॉस सेक्शन द्वारा दिया गया है:

$\sigma =\mathrm {constant} \cdot {\frac {Z^{n}}{E^{3}}}$

यहाँ Z परमाणु संख्या है और n एक संख्या है जो 4 और 5 के बीच भिन्न होती है। फोटॉन ऊर्जा बढ़ाने के साथ स्पेक्ट्रम के गामा-रे क्षेत्र में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव तेजी से कम हो जाता है।यह उच्च परमाणु संख्या वाले तत्वों से भी अधिक संभावना है।नतीजतन, उच्च-जेड सामग्री अच्छी गामा-रे शील्ड्स बनाती है, जो कि प्रमुख कारण है कि लीड (z = 82) को प्राथमिकता दी जाती है और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

• विषम फोटोवोल्टिक प्रभाव
• कॉम्पटन स्कैटेरिंग
• डेम्बर इफेक्ट
• फोटो -डेम्बर इफेक्ट
• फोटोमैग्नेटिक प्रभाव
• फोटोकेमिस्ट्री
• परमाणु और उप -परमाणु भौतिकी की समयरेखा

बाहरी संबंध

• Astronomy Cast "http://www.astronomycast.com/2014/02/ep-335-photoelectric-effect/". AstronomyCast.
• Nave, R., "Wave-Particle Duality". HyperPhysics.
• "Photoelectric effect". Physics 2000. University of Colorado, Boulder, Colorado. (page not found)
• ACEPT W3 Group, "The Photoelectric Effect". Department of Physics and Astronomy, Arizona State University, Tempe, AZ.
• Haberkern, Thomas, and N Deepak "Grains of Mystique: Quantum Physics for the Layman". Einstein Demystifies Photoelectric Effect, Chapter 3.
• Department of Physics, "The Photoelectric effect Archived 2009-08-01 at the Wayback Machine". Physics 320 Laboratory, Davidson College, Davidson.
• Fowler, Michael, "The Photoelectric Effect". Physics 252, University of Virginia.
• Go to "Concerning an Heuristic Point of View Toward the Emission and Transformation of Light" to read an English translation of Einstein's 1905 paper. (Retrieved: 2014 Apr 11)
• http://www.chemistryexplained.com/Ru-Sp/Solar-Cells.html
• Photo-electric transducers: http://sensorse.com/page4en.html

Applets

• "HTML 5 JavaScript simulator" Open Source Physics project
• "Photoelectric Effect". The Physics Education Technology (PhET) project. (Java)
• Fendt, Walter, "The Photoelectric Effect". (Java)
• "Applet: Photo Effect Archived 2010-03-14 at the Wayback Machine". Open Source Distributed Learning Content Management and Assessment System. (Java)

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