Photoelektrischer Effekt vs. photovoltaischer Effekt
Die Art und Weise, wie die Elektronen beim photoelektrischen Effekt und beim photovoltaischen Effekt emittiert werden, machen den Unterschied zwischen ihnen aus. Das Präfix „Foto“in diesen beiden Begriffen deutet darauf hin, dass beide Prozesse aufgrund der Wechselwirkung von Licht ablaufen. Tatsächlich beinh alten sie die Emission von Elektronen durch die Absorption von Energie aus Licht. Sie unterscheiden sich jedoch in der Definition, da die Progressionsschritte jeweils unterschiedlich sind. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Prozessen besteht darin, dass beim photoelektrischen Effekt die Elektronen in den Raum emittiert werden, während beim photoelektrischen Effekt die emittierten Elektronen direkt in ein neues Material eintreten. Lassen Sie uns das hier im Detail besprechen.
Was ist ein photoelektrischer Effekt?
Es war Albert Einstein, der diese Idee 1905 durch experimentelle Daten vorschlug. Er erklärte auch seine Theorie über die Teilchennatur des Lichts, indem er die Existenz des Welle-Teilchen-Dualismus für alle Formen von Materie und Strahlung bestätigte. In seinem Experiment zum photoelektrischen Effekt erklärt er, dass, wenn Licht für eine gewisse Zeit auf ein Metall gemieden wird, die freien Elektronen in den Metallatomen Energie aus dem Licht absorbieren und aus der Oberfläche austreten und sich selbst in den Weltraum emittieren können. Damit dies geschieht, muss das Licht eine Energie tragen, die über einem bestimmten Schwellenwert liegt. Dieser Schwellwert wird auch als „Austrittsarbeit“des jeweiligen Metalls bezeichnet. Und das ist die minimale Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus seiner Hülle zu lösen. Zusätzlich zugeführte Energie wird in kinetische Energie des Elektrons umgewandelt, so dass es sich nach der Freisetzung frei bewegen kann. Wenn jedoch nur die Energie bereitgestellt wird, die der Austrittsarbeit entspricht, bleiben die emittierten Elektronen auf der Oberfläche des Metalls und können sich aufgrund des Mangels an kinetischer Energie nicht bewegen.
Damit das Licht seine Energie auf ein Elektron materiellen Ursprungs überträgt, geht man davon aus, dass die Energie des Lichts tatsächlich nicht kontinuierlich wie eine Welle ist, sondern in diskreten Energiepaketen vorliegt, die als bekannt sind „Quanten.“Daher ist es dem Licht möglich, jedes Energiequant auf einzelne Elektronen zu übertragen, wodurch diese aus ihrer Hülle geschleudert werden. Wenn das Metall als Kathode in einer Vakuumröhre mit einer Empfangsanode auf der gegenüberliegenden Seite mit einem externen Stromkreis befestigt ist, werden die aus der Kathode ausgestoßenen Elektronen von der Anode angezogen, die auf einer positiven Spannung geh alten wird und Daher wird innerhalb des Vakuums ein Strom übertragen, der den Stromkreis schließt. Dies war die Grundlage von Albert Einsteins Erkenntnissen, die ihm 1921 den Nobelpreis für Physik einbrachten.
Was ist ein photovoltaischer Effekt?
Dieses Phänomen wurde erstmals 1839 von dem französischen Physiker A. E. Becquerel beobachtet, als er versuchte, einen Strom zwischen zwei Platin- und Goldplatten zu erzeugen, die in eine Lösung getaucht und diese belichtet wurden. Was hier passiert, ist, dass die Elektronen im Valenzband des Metalls die Energie aus dem Licht absorbieren und bei Anregung in das Leitungsband springen und sich somit frei bewegen können. Diese angeregten Elektronen werden dann durch ein eingebautes Übergangspotential (Galvani-Potential) beschleunigt, so dass sie direkt von einem Material zum anderen überqueren können, im Gegensatz zum Durchqueren eines Vakuumraums wie im Fall des photoelektrischen Effekts, was schwieriger ist. Solarzellen arbeiten nach diesem Konzept.
Was ist der Unterschied zwischen photoelektrischem Effekt und photovoltaischem Effekt?
• Beim photoelektrischen Effekt werden die Elektronen in einen Vakuumraum emittiert, während beim photoelektrischen Effekt die Elektronen bei der Emission direkt in ein anderes Material eintreten.
• Ein photovoltaischer Effekt wird zwischen zwei Metallen beobachtet, die in einer Lösung miteinander verbunden sind, aber ein photoelektrischer Effekt findet in einer Kathodenstrahlröhre unter Beteiligung einer Kathode und einer Anode statt, die über einen externen Stromkreis verbunden sind.
• Das Auftreten des photoelektrischen Effekts ist im Vergleich zum photovoltaischen Effekt schwieriger.
• Die kinetische Energie der emittierten Elektronen spielt eine große Rolle beim durch den photoelektrischen Effekt erzeugten Strom, während sie beim photoelektrischen Effekt nicht so wichtig ist.
• Die durch den photoelektrischen Effekt emittierten Elektronen werden durch ein Übergangspotential gedrückt, im Gegensatz zum photoelektrischen Effekt, bei dem kein Übergangspotential beteiligt ist.
