ফোটো ইলেকট্রন কি?

ফোটো ইলেকট্রন কি?

ফোটো ইলেকট্রনের সংজ্ঞা

ফোটো ইলেকট্রন হল এমন একটি ইলেকট্রন যা কোনও পদার্থ আলোর শক্তি গ্রহণ করলে তা থেকে নিঃসৃত হয়। এই নিঃসরণ প্রক্রিয়াটি ফোটোইলেকট্রিক প্রভাব নামে পরিচিত এবং এটি আলো ও বস্তুর কোয়ান্টাম প্রকৃতির জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণ প্রদান করে। এই নিবন্ধে ফোটো ইলেকট্রন কী, তার উৎপাদন, নিঃসরণে প্রভাবকারী উপাদানগুলি এবং বিজ্ঞান ও প্রযুক্তিতে তাদের প্রয়োগ বর্ণনা করা হবে।

ফোটোইলেকট্রিক প্রভাব

ফোটোইলেকট্রিক প্রভাব হল এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে কোনও পদার্থ যথেষ্ট কম্পাঙ্ক বা শক্তির আলোতে প্রকাশিত হলে তা থেকে ইলেকট্রন নিঃসৃত হয়। পদার্থটি হতে পারে ধাতু, অর্ধপরিবাহী বা যেকোনও পদার্থ যার পৃষ্ঠে স্বাধীন বা দুর্বলভাবে বাঁধা ইলেকট্রন রয়েছে। আলোটি হতে পারে দৃশ্যমান, অতিবেগুনী বা এক্স-রে, যা পদার্থের কাজের ফাংশনের উপর নির্ভর করে।

কাজের ফাংশন হল একটি পদার্থের পৃষ্ঠ থেকে একটি ইলেকট্রন সরানোর জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি। এটি ইলেকট্রন ভোল্ট (eV) এ পরিমাপ করা হয়, যা একটি ইলেকট্রন যখন এক ভোল্ট পটেনশিয়াল পার্থক্য দিয়ে চলে যায় তখন তার প্রাপ্ত শক্তি প্রকাশ করে। কাজের ফাংশন পদার্থের ধরন ও অবস্থার উপর নির্ভর করে, সাধারণত ধাতুর জন্য 2 থেকে 6 eV পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়।

যখন f কম্পাঙ্ক বা λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো কোনও পদার্থের পৃষ্ঠে প্রহর করে, তখন প্রতিটি ফোটন (বা আলোর কোয়ান্টাম) E শক্তি বহন করে, যা নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়:

E=hf=λhc

এখানে h হল প্লাংকের ধ্রুবক (6.626 x 10^-34 J s), এবং c হল আলোর গতিবেগ (3 x 10^8 m/s)। যদি ফোটনের শক্তি E, পদার্থের কাজের ফাংশন W এর সমান বা তার চেয়ে বড় হয়, তাহলে ফোটন তার শক্তি পৃষ্ঠের একটি ইলেকট্রনে স্থানান্তর করতে পারে, এবং ইলেকট্রনটি কিছু গতিশক্তি K নিয়ে পদার্থ থেকে পালিয়ে যেতে পারে, যা নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা যায়:

K=E−W=hf−W

এইভাবে নিঃসৃত ইলেকট্রনগুলিকে ফোটো ইলেকট্রন বলা হয়, এবং তারা একটি ফোটো কারেন্ট গঠন করে, যা পদার্থটিকে বাহ্যিক সার্কিটের সাথে সংযুক্ত করে মাপা যায়।

কাজের ফাংশন

কাজের ফাংশন হল একটি পদার্থ থেকে ইলেকট্রন সরানোর জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি, যা ফোটো ইলেকট্রনের নিঃসরণে প্রভাব ফেলে।

অমুহূর্ত নিঃসরণ

ফোটো ইলেকট্রনের নিঃসরণ অমুহূর্ত হয় এবং এটি আলোর কম্পাঙ্কের, না তার তীব্রতার উপর নির্ভর করে।

প্রয়োগ

ফোটোইলেকট্রিক সেল বা সৌর সেল: এগুলি হল এমন ডিভাইস যা ফোটোইলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করে আলোর শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। এগুলি এমন একটি অর্ধপরিবাহী পদার্থ (যেমন সিলিকন) দ্বারা গঠিত যা ফোটন শোষণ করে এবং ফোটো ইলেকট্রন নিঃসৃত করে, যা তারপর ইলেকট্রোড দ্বারা সংগ্রহ করা হয় এবং একটি বৈদ্যুতিক ধারা গঠন করে।

ফোটোমাল্টিপ্লায়ার টিউব: এগুলি হল এমন ডিভাইস যা ফোটো ইলেকট্রন দ্বারা প্রহরিত হওয়া সিরিজ ইলেকট্রোড দ্বারা দ্বিতীয় ইলেকট্রন নিঃসৃত করে আলোর দুর্বল সংকেত বাড়ায়। এগুলি রেডিয়েশন ডিটেক্টর, স্পেকট্রোস্কোপি, জ্যোতির্বিজ্ঞান এবং চিকিৎসা চিত্রায়নে ব্যবহৃত হয়।

ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি:

এটি এমন একটি প্রযুক্তি যা ফোটো ইলেকট্রন ব্যবহার করে পদার্থের রাসায়নিক সংস্থান এবং ইলেকট্রনিক গঠন বিশ্লেষণ করে। এটি একটি ফোটন বিম (যেমন X-রে বা UV আলো) একটি নমুনায় প্রহর করে এবং নিঃসৃত ফোটো ইলেকট্রনের গতিশক্তি এবং কোণীয় বিতরণ মাপে। শক্তির সংরক্ষণ নীতি ব্যবহার করে, ফোটো ইলেকট্রনের বাঁধন শক্তি গণনা করা যায়, যা নমুনার পরমাণু এবং অণুর শক্তি স্তর প্রতিফলিত করে। ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি পদার্থের ভ্যালেন্স এবং কোর ইলেকট্রন, অণু কক্ষ, রাসায়নিক বন্ধন এবং পৃষ্ঠ বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে তথ্য প্রদান করতে পারে। ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি পদার্থবিজ্ঞান, রসায়ন, জীববিজ্ঞান এবং পদার্থ বিজ্ঞানে প্রচুর ব্যবহৃত হয়।

সারাংশ

এই নিবন্ধে আমরা ফোটো ইলেকট্রন এবং তাদের প্রয়োগ সম্পর্কে শিখেছি। ফোটো ইলেকট্রন হল এমন ইলেকট্রন যা কোনও পদার্থ যখন নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের উপরে আলোর শক্তি গ্রহণ করে, তখন তা থেকে নিঃসৃত হয়।

ফোটো ইলেকট্রনের নিঃসরণ প্রক্রিয়াটি ফোটোইলেকট্রিক প্রভাব নামে পরিচিত, এবং এটি আলো ও বস্তুর কোয়ান্টাম তত্ত্বের জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণ প্রদান করে। ফোটোইলেকট্রিক প্রভাবের কিছু বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা আলোর কম্পাঙ্ক ও তীব্রতা, পদার্থের কাজের ফাংশন, এবং ফোটো ইলেকট্রনের গতিশক্তির উপর নির্ভর করে।

ফোটো ইলেকট্রন বিভিন্ন ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি প্রযুক্তি ব্যবহার করে পদার্থের ইলেকট্রনিক গঠন এবং রাসায়নিক সংস্থান অধ্যয়ন করা যায়, যেমন X-রে ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (XPS), অতিবেগুনী ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (UPS), কোণ স্থির ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (ARPES), দুই-ফোটন ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (2PPE), এবং অতি-অতিবেগুনী ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (EUPS)।

ফোটো ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি পদার্থ ও অণুর বিভিন্ন অবস্থায় তাদের বৈশিষ্ট্য এবং প্রভাব বোঝার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সরঞ্জাম।