Forskel mellem fotoelektrisk effekt og fotovoltaisk effekt

Fotoelektrisk effekt mod fotovoltaisk effekt
 

De måder, hvorpå elektronerne udsendes i den fotoelektriske effekt og den fotovoltaiske effekt, skaber forskellen mellem dem. Præfikset 'foto' i disse to udtryk antyder, at begge disse processer forekommer på grund af lysets interaktion. Faktisk involverer de emission af elektroner ved absorption af energi fra lys. De er imidlertid forskellige i definition, da progressionstrinnene er forskellige i hvert tilfælde. Den største forskel mellem de to processer er, at elektronerne i den fotoelektriske virkning udsendes til rummet, hvorimod de udsendte elektroner i fotovoltaisk virkning direkte kommer ind i et nyt materiale. Lad os diskutere det detaljeret 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 partikelkarakter ved at bekræfte eksistensen af ​​bølgepartikeldualitet for alle former for stof og stråling. I sit eksperiment med fotoelektrisk virkning forklarer han, at når lys er forskyndt på et metal i en periode, kan de frie elektroner i metalatomerne absorbere energi fra lyset og komme ud fra overfladen, der udsender sig ud i rummet. For at dette skal ske, skal lyset bære et energiniveau, der er højere end en bestemt tærskelværdi. Denne tærskelværdi kaldes også 'arbejdsfunktion'af det respektive metal. Og dette er den minimale energi, der er nødvendig for at fjerne elektronet fra dets skal. Yderligere energi, der leveres, konverteres til elektronens kinetiske energi, så den kan bevæge sig frit efter frigivelse. Hvis der imidlertid kun tilvejebringes energi, der svarer til arbejdsfunktionen, forbliver de udsendte elektroner på overfladen af ​​metallet, ude af stand til at bevæge sig på grund af manglen på kinetisk energi.

For at lyset skal overføre sin energi til et 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 'kvanter.Derfor er det muligt for lyset at overføre hver energikvanta til individuelle elektroner, der får dem til at drive ud af deres skal. Når metallet endvidere er fastgjort som en katode i et vakuumrør med en modtagende anode på den modsatte side med et eksternt kredsløb, tiltrækkes de elektroner, der udsættes fra katoden, af anoden, der holdes ved en positiv spænding og derfor overføres en strøm i vakuumet, hvor kredsløbet afsluttes. Dette var basen i Albert Einsteins fund, der vandt ham Nobelprisen i 1921 for fysik.

Hvad er fotovoltaisk effekt?

Dette fænomen blev først observeret af den franske 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 som blev udsat for lys. Hvad der sker her, er, at elektronerne i metalets valensbånd optager energien fra lyset og springer ved excitation til ledningsbåndet og bliver dermed fri til at bevæge sig. Disse ophidsede elektroner accelereres derefter med et indbygget forbindelsespotentiale (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 fungerer efter dette koncept.

Hvad er forskellen mellem fotoelektrisk effekt og fotovoltaisk effekt?

• I den fotoelektriske virkning udsendes elektronerne i et vakuumrum, hvorimod elektronerne direkte indtræder i et andet materiale ved udsendelse ved fotovoltaisk virkning.

• Fotovoltaisk virkning observeres mellem to metaller, der er i forbindelse med hinanden i en opløsning, men fotoelektrisk effekt finder sted i et katodestrålerør med deltagelse af en katode og en anode, der er forbundet via et eksternt kredsløb.

• Forekomsten af ​​den fotoelektriske effekt er vanskeligere sammenlignet med den fotovoltaiske effekt.

• De emitterede elektroners kinetiske energi spiller en stor rolle i strømmen produceret af fotoelektrisk effekt, hvorimod den ikke er så vigtig i tilfælde af den fotovoltaiske effekt.

• De udsendte elektroner via den fotovoltaiske effekt skubbes gennem et knudepotentiale i modsætning til den fotoelektriske effekt, hvor der ikke er noget knudepotentiale involveret.

Billeder høflighed:

1. Fotoelektrisk effekt af Feitscherg (CC BY-SA 3.0)
2. Skematisk illustration af den fotovoltaiske effekt af Ncouniot (CC BY-SA 3.0)