Hiệu ứng quang điện là gì? Sự ra đời của hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện – lương tử, trong đó các điện tử được thoát ra khỏi nguyên tử (quang điện trong) hay vật chất (quang điện thường) sau khi hấp thụ năng lượng từ các photon trong ánh sáng làm nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích làm bắn electron ra ngoài. Hiệu ứng quang điện đôi khi được người ta dùng với cái tên Hiệu ứng Hertz, do nhà khoa học Heinrich Hertz tìm ra.

Việc nghiên cứu hiệu ứng quang điện đưa tới những bước quan trọng trong việc tìm hiểu về lượng tử ánh sáng và các electron, cũng như tác động đến sự hình thành khái niệm lưỡng tính sóng hạt.

1. Hiện tượng quang điện

• Khi bề mặt một tấm kim loại được chiếu bởi bức xạ điện từ có tần số lớn hơn một tần số ngưỡng, các điện từ sẽ hấp thụ năng lượng từ các photon và sinh ra dòng điện, gọi là dòng quang điện. Khi các điện tử bị bật ra khỏi bề mặt của tấm kim loại, ta có hiệu ứng quang điện ngoài. Các điện tử không thể phát ra nếu tần số của bức xạ nhỏ hơn tần số ngưỡng bởi điện tử không được cung cấp đủ năng lượng cần thiết để vượt ra khỏi rào thế. Điện tử phát xạ ra dưới tác dụng của bức xạ điện từ được gọi là hiệu ứng quang điện tử. đọc thêm cảm ứng quang điện.
• Ở một số chất khác, khi được chiếu sáng với tần số vượt trên tần số ngưỡng, các điện tử không bật ra khỏi bề mặt mà thoát ra khỏi liên kết với nguyên tử, trở thành điện tử tự do chuyển động trong lòng của khối vật dẫn, và ta có hiệu ứng quang điện trong. Hiệu ứng này dẫn đến sự thay đổi về tính chất dẫn điện của vật dẫn, do đó, người ta còn gọi hiệu ứng này là hiệu ứng quang dẫn.

2. Sự ra đời của hiệu ứng quang điện

• Alexandre Edmond Becquerel lần đầu tiên quan sát thấy hiệu ứng quang điện xảy ra với một điện cực được nhúng trong dung dịch dẫn điện được chiếu sáng vào năm 1839. Năm 1873, Willoughby Smith phát hiện rằng selen (Se) có tính quang dẫn.
• Năm 1887, Heinrich Hertz quan sát thấy hiệu ứng quang điện ngoài đối với các kim loại. Một trong các công trình nghiên cứu của Albert Einstein xuất bản trên tạp chí Annel der Physik đã lý giải một cách thành công hiệu ứng quang điện cũng như các định luật quang điện dựa trên mô hình hạt ánh sáng. tìm hiểu ánh sáng.
• Heinrich Rudolf Hertz (1857 – 1894)
• Theo Thuyết lượng tử vừa được công bố vào năm 1900 của Max Planck, các công trình này đã dẫn đến sự công nhận về bản chất hạt của ánh sáng và sự phát triển của lý thuyết lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng.
• Người ta ứng dụng hiệu ứng quang điện vào đời sống của nhân loại để chế tạo ra pin mặt trời, photodiode, phototransistor, các cảm biến ghi ảnh, cảm biến quang học, đèn nhân quang điện, phổ quang điện tử,…