Fotonektronlar nədir?

Foton elektronlar nədir?

Foton elektronun tərif

Foton elektronu, maddə işıq enerjisi qəbul etdikdə ondan istifadə edilən elektron kimi təyin olunur. Bu emissiya prosesi fotoelektrik effekt adlanır və işıq və maddənin kvant mexanizmi haqqında əsas sübutları təmin edir. Bu məqalə foton elektronların nə olduğunu, onların necə yarandığını, emissiyalarına təsir edən amillər və elmi və texniki tətbiqləri təsvir edəcəkdir.

Fotoelektrik effekt

Fotoelektrik effekt, maddəni kifayət qədər tezlikdəki və ya enerjiyə malik işığa maraq etdikdə ondan elektronların istifadəsi prosesidir. Maddə metal, poluprovodçu və ya özgür və ya zayıf bağlanmış səth elektronları olan hər hansı bir maddə ola bilər. İşıq, maddənin iş funksiyasına görə görünən, ultraviyolyet və ya röntgen işığı ola bilər.

İş funksiyası, maddənin səthinən elektronu çıxarmaq üçün lazımı minimum enerji kimi təyin olunur. Elektron volt (eV) ilə ölçülən bu enerji vahidi, elektronun bir volt potensial fərqindən keçdiyi zaman əldə etdiyi enerjinə bənzəyir. İstehsal funksiyası, maddənin növü və vəziyyətinə görə dəyişir və metaller üçün adətən 2-6 eV aralığında yerləşir.

Nə vaxt ki, f təsadüfi və ya λ dalğa uzunluğunda işıq maddənin səthini dərk edəndə, hər foton (və ya işığın kvantu) E enerjisini daşıyır:

E=hf=λhc

burada h Planck sabiti (6.626 x 10^-34 J s), c isə işıq sürətidir (3 x 10^8 m/s). Əgər fotonun enerjisi E maddənin iş funksiyası W-dən böyük və ya bərabərdirsə, foton səthdəki elektronuna enerjisini köçürə və elektron maddədən K kinetik enerjisi ilə çıxış edə bilər:

K=E−W=hf−W

Bu şəkildə istifadə edilən elektronlar foton elektronlar adlanır və onlar maddəni xarici şəbəkəyə qoşmaqla ölçülə bilən fotoşəkili formalaşdırır.

İş funksiyası

İş funksiyası, maddədən elektronu çıxarmaq üçün lazımı minimum enerjidir və fotoelektron emissiyasını təsirləyir.

Ani emissiya

Fotoelektronların emissiyası anidir və işığın tezliyinə, intensivliyinə deyil, asılıdır.

Tətbiqlər

Fotoelektrik hüllələr və ya güneş hüllələri: Bu cihazlar, fotoelektrik effektin istifadəsi ilə işığın enerjisini elektrik enerjisine çevirmək üçün mövcuddur. Onlar, fotonları qəbul edən və fotoelektronlar buraxan poluprovodçu maddə (məsələn, silisium) ilə ibarətdir. Sonra bu fotoelektronlar elektrodlar tərəfindən toplanır və elektrik akımı yaratırlar.

Fotomultiplexer tübləri: Bu cihazlar, fotoelektronlarla çarpan bir sıra elektrodların istifadəsi ilə zəif işıq siqnallarını artırır. Onlar, radiasiya, spektroskopiya, astronomiya və tibbi izlənmə cihazlarında istifadə olunur.

Fotoelektron spektroskopiyası:

Bu metod, fotoelektronların istifadəsi ilə maddələrin kimyəvi kompozisiyasını və elektron strukturlarını analiz etmək üçün istifadə olunur. Bu, bir nümunəyə foton (məsələn, röntgen işığı və ya UV işığı) demiri yetirərək və buraxılan fotoelektronların kinetik enerjisi və açısal paylanmasını ölçməklə aparılır. Enerjinin saxlanması prinsipini istifadə edərək, fotoelektronların bağlanma enerjisi hesablanır, bu da nümunədəki atomlar və molekulaların enerji səviyyələrini göstərir. Fotoelektron spektroskopiyası, valent və baz elektronları, molekulyar orbitalları, kimyəvi bağları və maddələrin səth xüsusiyyətləri haqqında məlumat verir. Fotoelektron spektroskopiyası fizika, kimya, biologiya və material elmlərində geniş istifadə olunur.

Xülasə

Bu məqalədə, foton elektronlar və onların tətbiqləri haqqında öyrəndik. Foton elektronlar, maddə belə bir təsadüfi tezlikdən yuxarı işıq enerjisi qəbul etdikdə ondan buraxılan elektronlardır.

Fotoelektron emissiyası nəticəsində yaranan hadisə fotoelektrik effekt adlanır və işıq və maddənin kvant mexanizmini dəstəkləyir. Fotoelektrik effekt, işığın tezliyi və intensivliyi, maddənin iş funksiyası və fotoelektronların kinetik enerjisiyə bağlı müəyyən xüsusiyyətlərə malikdir.

Foton elektronlar, X-ray fotoelektron spektroskopiyası (XPS), ultraviyolyet fotoelektron spektroskopiyası (UPS), açıya görə təsnif edilmiş fotoelektron spektroskopiyası (ARPES), iki fotonlu fotoelektron spektroskopiyası (2PPE) və aşırı ultraviyolyet fotoelektron spektroskopiyası (EUPS) kimi müxtəlif fotoelektron spektroskopiyası üsullarının istifadəsi ilə maddələrin elektron strukturunu və kimyəvi kompozisiyasını öyrənmək üçün istifadə edilə bilər.

Fotoelektron spektroskopiyası, atomp və molekulaların fərqli maddə halında olan xüsusiyyətləri və təsiratlarını anlamaq üçün vacib vasitadır.