Fotoelektrický efekt vs fotovoltaický efekt
Způsoby, kterými jsou elektrony emitovány při fotoelektrickém jevu a fotovoltaickém jevu, mezi nimi vytvářejí rozdíl. Předpona „foto“v těchto dvou termínech naznačuje, že oba tyto procesy probíhají v důsledku interakce světla. Ve skutečnosti zahrnují emisi elektronů absorpcí energie ze světla. Liší se však v definici, protože kroky progrese jsou v každém případě jiné. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma procesy spočívá v tom, že u fotoelektrického jevu jsou elektrony emitovány do prostoru, zatímco u fotovoltaického efektu emitované elektrony vstupují přímo do nového materiálu. Proberme to zde podrobně.
Co je fotoelektrický efekt?
Byl to Albert Einstein, kdo navrhl tuto myšlenku v roce 1905 prostřednictvím experimentálních dat. Vysvětlil také svou teorii o částicové povaze světla potvrzením existence duality vlny a částic pro všechny formy hmoty a záření. Ve svém experimentu s fotoelektrickým jevem vysvětluje, že když je kov po určitou dobu vyhýbán světlu, volné elektrony v atomech kovu mohou absorbovat energii ze světla a vycházet z povrchu a emitovat se do prostoru. Aby k tomu došlo, světlo musí nést úroveň energie vyšší, než je určitá prahová hodnota. Tato prahová hodnota se také nazývá ‚pracovní funkce‘příslušného kovu. A to je minimální energie, která je potřeba k odstranění elektronu z jeho obalu. Dodatečná poskytnutá energie bude přeměněna na kinetickou energii elektronu, což mu umožní volný pohyb po uvolnění. Pokud je však poskytnuta pouze energie rovnající se pracovní funkci, emitované elektrony zůstanou na povrchu kovu a nemohou se pohybovat kvůli nedostatku kinetické energie.
Aby světlo mohlo přenést svou energii na elektron, který je materiálního původu, má se za to, že energie světla ve skutečnosti není spojitá jako vlna, ale přichází v diskrétních energetických balíčcích, které jsou známé jako „kvanta.“Proto je možné, aby světlo přeneslo každé kvantum energie na jednotlivé elektrony, které je přimělo vyrazit ze svého obalu. Dále, když je kov upevněn jako katoda ve vakuové trubici s přijímací anodou na opačné straně s vnějším obvodem, elektrony, které jsou vyvrženy z katody, budou přitahovány anodou, která je udržována na kladném napětí a proto se ve vakuu přenáší proud, který dokončuje obvod. To byl základ nálezů Alberta Einsteina, který mu v roce 1921 vynesl Nobelovu cenu za fyziku.
Co je to fotovoltaický efekt?
Tento jev poprvé pozoroval francouzský fyzik A. E. Becquerel v roce 1839, když se pokusil vytvořit proud mezi dvěma pláty platiny a zlata, ponořenými do roztoku a vystavenými světlu. Zde dochází k tomu, že elektrony ve valenčním pásu kovu absorbují energii ze světla a po excitaci přeskakují do vodivostního pásu a tím se uvolní. Tyto excitované elektrony jsou pak urychlovány vestavěným spojovacím potenciálem (Galvaniho potenciál), takže mohou přímo přecházet z jednoho materiálu na druhý na rozdíl od přechodu vakuového prostoru jako v případě fotoelektrického jevu, což je obtížnější. Solární články fungují na tomto konceptu.
Jaký je rozdíl mezi fotoelektrickým efektem a fotovoltaickým efektem?
• Při fotoelektrickém jevu jsou elektrony emitovány do vakuového prostoru, zatímco při fotovoltaickém jevu elektrony při emisi přímo vstupují do jiného materiálu.
• Fotovoltaický jev je pozorován mezi dvěma kovy, které jsou ve vzájemném spojení v roztoku, ale fotoelektrický jev probíhá v katodové trubici za účasti katody a anody připojené přes vnější obvod.
• Výskyt fotoelektrického jevu je ve srovnání s fotovoltaickým efektem obtížnější.
• Kinetická energie emitovaných elektronů hraje velkou roli v proudu vytvářeném fotoelektrickým jevem, zatímco v případě fotovoltaického jevu není tak důležitá.
• Emitované elektrony prostřednictvím fotovoltaického jevu jsou tlačeny přes spojovací potenciál na rozdíl od fotoelektrického jevu, kde není zapojen žádný spojovací potenciál.
