Fotoelektrični efekat vs fotonaponski efekat
Načini na koji se emituju elektroni u fotoelektričnom i fotonaponskom efektu stvaraju razliku između njih. Prefiks 'fotografija' u ova dva pojma sugerira da se oba ova procesa odvijaju zbog interakcije svjetlosti. U stvari, oni uključuju emisiju elektrona apsorpcijom energije iz svjetlosti. Međutim, oni se razlikuju u definiciji jer su koraci napredovanja različiti u svakom slučaju. Glavna razlika između ova dva procesa je u tome što se u fotoelektričnom efektu elektroni emituju u prostor, dok u fotonaponskom efektu emitovani elektroni direktno ulaze u novi materijal. Razgovarajmo o tome detaljno ovdje.
Šta je fotoelektrični efekat?
Ovu ideju je predložio Albert Einstein 1905. godine putem eksperimentalnih podataka. Također je objasnio svoju teoriju o prirodi čestica svjetlosti potvrđujući postojanje dualnosti talas-čestica za sve oblike materije i zračenja. U svom eksperimentu sa fotoelektričnim efektom, on objašnjava da kada se svjetlost izbjegava na metalu neko vrijeme, slobodni elektroni u atomima metala mogu apsorbirati energiju svjetlosti i izaći s površine emitujući se u svemir. Da bi se to dogodilo, svjetlost mora nositi nivo energije veći od određene granične vrijednosti. Ova granična vrijednost se također naziva 'radna funkcija' odgovarajućeg metala. A ovo je minimalna energija koja je potrebna za uklanjanje elektrona iz njegove ljuske. Dodatna energija će se pretvoriti u kinetičku energiju elektrona, omogućavajući mu da se slobodno kreće nakon oslobađanja. Međutim, ako je osigurana samo energija jednaka radnoj funkciji, emitirani elektroni će ostati na površini metala, nesposobni da se kreću zbog nedostatka kinetičke energije.
Da bi svjetlost prenijela svoju energiju na elektron koji je materijalnog porijekla, smatra se da energija svjetlosti, u stvari, nije kontinuirana kao talas, već dolazi u diskretnim energetskim paketima koji su poznati kao 'kvanta'. Stoga je moguće da svjetlost prenese svaki energetski kvant na pojedinačne elektrone čineći ih tako da izađu iz svoje ljuske. Nadalje, kada je metal fiksiran kao katoda u vakuumskoj cijevi s prijemnom anodom na suprotnoj strani s vanjskim krugom, elektroni koji su izbačeni iz katode će biti privučeni anodom, koja se održava na pozitivnom naponu i, dakle, struja se prenosi unutar vakuuma, dovršavajući krug. Ovo je bila osnova otkrića Alberta Einsteina koji su mu 1921. godine donijeli Nobelovu nagradu za fiziku.
Šta je fotonaponski efekat?
Ovaj fenomen je prvi uočio francuski fizičar A. E. Becquerel 1839. godine kada je pokušao proizvesti struju između dvije ploče od platine i zlata, uronjene u otopinu i koje su bile izložene svjetlosti. Ono što se ovdje dešava je da elektroni u valentnom pojasu metala apsorbiraju energiju svjetlosti i nakon pobuđenja skaču u provodni pojas i tako postaju slobodni da se kreću. Ti pobuđeni elektroni se zatim ubrzavaju pomoću ugrađenog spojnog potencijala (Galvanijev potencijal) tako da mogu direktno prijeći iz jednog materijala u drugi za razliku od prelaska vakuumskog prostora kao u slučaju fotoelektričnog efekta, što je teže. Solarne ćelije rade na ovom konceptu.
Koja je razlika između fotoelektričnog efekta i fotonaponskog efekta?
• U fotoelektričnom efektu, elektroni se emituju u vakuumski prostor, dok, u fotonaponskom efektu, elektroni direktno ulaze u drugi materijal nakon emisije.
• Fotonaponski efekat se primećuje između dva metala koji su u konjunkciji jedan s drugim u rastvoru, ali se fotoelektrični efekat odvija u katodnoj cevi uz učešće katode i anode povezane preko eksternog kola.
• Pojava fotoelektričnog efekta je teža u poređenju sa fotonaponskim efektom.
• Kinetička energija emitovanih elektrona igra veliku ulogu u struji proizvedenoj fotoelektričnim efektom, dok u slučaju fotonaponskog efekta nije toliko važna.
• Emitirani elektroni putem fotonaponskog efekta se guraju kroz potencijal spoja za razliku od fotoelektričnog efekta gdje nema potencijala spoja.
