
प्रकाश विद्युत प्रभाव
उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में शास्त्रीय भौतिकी की एक बड़ी समस्या यह स्पष्ट करना था कि जब प्रकाश की किरण धातु की प्लेट पर केंद्रित होती है तो क्या होता है। यह याद रखने योग्य है कि उस समय भी क्वांटम यांत्रिकी का कोई पूर्ण सिद्धांत नहीं था।
परमाणुओं और अन्य छोटे कणों से जुड़ी घटनाओं की व्याख्या करने के लिए, सांख्यिकीय यांत्रिकी विकसित की गई थी, शास्त्रीय यांत्रिकी का उपयोग करके शास्त्रीय तरीके से ऐसी समस्याओं से निपटने का एक तरीका।
फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव नामक घटना में प्रकाश की किरण का उपयोग करके धातु की सबसे बाहरी परत से एक इलेक्ट्रॉन को निकालना शामिल है। उस समय, प्रकाश को अभी भी एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में समझा जाता था, और यह माना जाता था कि प्रकाश की तीव्रता जितनी अधिक होगी, उतनी ही अधिक ऊर्जा वहन करेगी। उस समय के शास्त्रीय यांत्रिकी का उपयोग करते हुए, परिणाम यह था कि, प्रकाश की आवृत्ति की परवाह किए बिना, जब भी प्रकाश किसी धातु पर गिरता है, तो सामग्री से इलेक्ट्रॉनों को चीरने के लिए बीम की तीव्रता को बढ़ाना संभव होता है। वोल्टमीटर का उपयोग करके स्ट्रिप किए गए इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को मापना संभव था।
हालाँकि, यह वह नहीं था जो प्रयोग ने दिखाया। जब मोनोक्रोमैटिक लाइट (एकल आवृत्ति) का एक बीम धातु की प्लेट पर केंद्रित होता है, तो इलेक्ट्रॉन धातु से फट सकता है या नहीं भी हो सकता है। यदि ऐसा होता, तो ऐसे इलेक्ट्रॉन में एक निश्चित ऊर्जा होती, और प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि के परिणामस्वरूप विभिन्न ऊर्जाओं वाले इलेक्ट्रॉनों को छीन लिया जाता था, लेकिन पहले की तरह समान ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिक मात्रा में। यदि प्रकाश की घटना से इलेक्ट्रॉन को चीर नहीं किया गया था, तो प्रकाश की तीव्रता बढ़ने से भी धातु से इलेक्ट्रॉनों के फटने का परिणाम नहीं हुआ। इसके अलावा, यदि आपतित प्रकाश की आवृत्ति घटते हुए तरीके से भिन्न होती है, तो किसी धातु के लिए हमेशा एक आवृत्ति होती है, जिसे कट-ऑफ आवृत्ति कहा जाता है, जिसके नीचे धातु से इलेक्ट्रॉनों को निकालना संभव नहीं था, भले ही प्रकाश की तीव्रता। इस प्रकार, सिद्धांत प्रयोग के विपरीत था। छवियों के नीचे बातचीत करने के लिए एक सिम्युलेटर है ।


आइंस्टीन के अनुसार प्लैंक नियतांक को अपनाते हुए, फोटॉन के लिए समीकरण है...
जहाँ h - प्लांक नियतांक, - आवृत्ति और - कार्य समारोह
इस समीकरण से आइंस्टीन का तात्पर्य यह है कि दी गई बहुत कम आवृत्ति के लिए, प्लेट से एक इलेक्ट्रॉन को स्वतंत्र रूप से खटखटाना पर्याप्त नहीं होगा यदि हम उस प्रकाश की तीव्रता को उसी आवृत्ति तक बढ़ा दें। लेकिन अगर हम धातु की प्लेट पर एक बहुत अधिक आवृत्ति वाले प्रकाश पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो परिणामस्वरूप इस प्लेट से इलेक्ट्रॉनों को छोड़ा जाएगा, और यदि हम चमकदार तीव्रता को उच्च आवृत्ति तक बढ़ाते हैं, तो अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉनों की मात्रा जारी की जाएगी। इस समीकरण में दिखाई देने वाला शब्द (𝜙) - कार्य फ़ंक्शन हमें बताता है कि प्लेट से इलेक्ट्रॉन को निकालने में सक्षम होने के लिए न्यूनतम मान है, अर्थात;
यदि (h .ν ) (𝜙) से कम है तो इलेक्ट्रॉन प्लेट से बाहर नहीं निकलेंगे
यदि (h .ν) इलेक्ट्रॉनों से (𝜙) बड़ा है बोर्ड से बाहर हो जाएगा ।
यह प्रत्येक प्रकार की धातु के लिए एक विशिष्ट मान रखता है। यह धातुओं में परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बॉन्ड के कारण होता है, हम जानते हैं कि हम केवल मुक्त इलेक्ट्रॉनों को हटा सकते हैं, अर्थात्, तथाकथित वैलेंस शेल में मौजूद इलेक्ट्रॉन, क्योंकि वे कम ऊर्जावान होते हैं और इस तरह आसानी से अपनी परमाणु कक्षा से अलग हो जाते हैं। यह कार्य फ़ंक्शन ठीक वह मान है जो फोटॉन को परमाणुओं के बीच इस बाध्यकारी ऊर्जा को तोड़ना होगा और इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना होगा, जिससे डिटेक्टरों में विद्युत प्रवाह उत्पन्न होगा। बेहतर समझने के लिए नीचे एनीमेशन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के बारे में आपको इस अवधारणा को समझने में मदद मिलेगी। हेरफेर करना प्लेट पर प्रकाश की तीव्रता और रंग स्पेक्ट्रम में इसकी आवृत्ति, और इन बोर्डों से बने सामग्रियों के प्रकारों के बीच स्विच करें। और देखें क्या होता है।
जिसके चलते, इस प्रयोग के साथ अल्बर्ट आइंस्टीन कहते हैं कि प्रकाश केवल कण और तरंग नहीं है, बल्कि दोनों हैं! कुछ परिघटनाओं के लिए प्रकाश का तरंग व्यवहार होता है और अन्य के लिए यह एक कणिकायुक्त व्यवहार होता है।