Zer dira Fotoelektrikoa?

Zer da Fotoelektroiak?

Fotoelektroia definizioa

Fotoelektroia material batek argi-energia ondoratzean emandako elektron bat da. Hau fotoelektriko efektua deitzen den emisio-prozesu bat da, eta argiaren eta materiaren kuantiko naturazko froga garrantzitsuak ematen ditu. Artikulu honek fotoelektroiak zer diren azalduko ditu, nola sortzen diren, haien emisiorako faktoreak, eta zientziaren eta teknologiaren aplikazioak.

Fotoelektriko Efektua

Fotoelektriko efektua material batek luzera edo energia nahikoa duen argia jasotzean elektronak ematen dituen prozesua da. Materiala metal, semiletzaile edo gainazal elektron libreak edo askatuak dituen beste edozein substanzia izan daiteke. Argia ikusgai, ultrabegira edo X ardatzeko izan daiteke, materialaren lan-funtzioaren arabera.

Lan-funtzioa elektron bat material baten gainazaltik kendeko duen energia minimoa da. Elektron voltgeetan (eV) neurtuta, hau elektron batek potentzial-diferentzia bat igotzean hartzen duen energia adierazten du. Lan-funtzioak material motaren eta egoeraren arabera aldatzen da, arrunta da 2tik 6 eV artekoa metalen kasuan.

f maiztasunko edo λ luzeradun argia material baten gainazalean erortzen denean, fotono bakoitzak (edo argi-kvantum bat) E energia duten:

E=hf=λhc

non h Planck-en konstantea (6.626 x 10^-34 J s), eta c argiaren abiadura (3 x 10^8 m/s). Fotonoaren energia E materialaren lan-funtzio W baino handiagoa edo berdina bada, orduan fotonoak bere energia elektron bati emango dio materialaren gainazalan, eta elektronak materiala utzi dezake K kinetiko energia batera, non

K=E−W=hf−W

Horrela emandako elektron hauei fotoelektroi deritze, eta foto-korrentzia osatzen dute, materiala kanpoan dagoen zirkuitu bati konektatuz neurriz.

Lan-Funtzioa

Lan-funtzioa elektron bat material batek kendeko duen energia minimoa da, fotoelektroi-emisiora eragiten dioena.

Emisio Momentaneoa

Fotoelektroi-emisioa momentaneoa da, eta argiaren maiztasuna, ez bere intentsitatean, mendekatzen da.

Aplikazioak

Fotoelektriko gelaxkak edo argi-gelaxkak: Hauek dira argi-energiari elektrikoa bihurtzen dituzten gailuak fotoelektriko efektua erabiliz. Semiletzaile material bat (silicio bezala) dituzte, fotonoak ondoratzen ditu eta fotoelektroiak ematen ditu, ondoren elektrodak bildu eta elektrikoa osatzen duten.

Fotomultiplokadore tuboak: Hauek dira argi-esaldia ahulduko dituzten gailuak, fotoelektroiak elektron sekundarioak ematen dituzten elektrodak erabiliz. Erabiltzen dira erradiazio detektoreetan, spektroskopian, astronomian eta irudien medikoko egitura-analisiaren antolakuntzan.

Fotoelektriko espektroskopioa:

Hau da teknika bat fotoelektroiak erabiliz materialen egoera kimikoa eta elektronikoa analizatzeko. Fotono-osagaia bat (X ardatz edo UV argia) proba batean egokitzen da eta emandako fotoelektroien energia kinetiko eta angeluar banaketa neurtzen da. Energia gordetzeko printzipioa erabiliz, fotoelektroien energia mugatzailea kalkula daiteke, hau probako atomoen eta molekulen energia-mailak adierazten dituena. Fotoelektroiko espektroskopioak informazioa eman dezake valente eta nukleoko elektronen, molekulako orbitaleen, kimiko elkarketen eta materialen gainazal-ezarpenen inguruan. Fotoelektroiko espektroskopioa amaitasunean erabiltzen da fisikan, kimikan, biologian eta materialen zientzian.

Laburpena

Artikulu honetan fotoelektroiak eta haien aplikazioak ikasi dugu. Fotoelektroiak dira material bat argi-energiari ondoratzen dienean emandako elektronak, zenbait maiztasun oinarri baino gehiagoko argiarekin.

Fotoelektroi-emisio fenomenoa fotoelektriko efektu gisa ezagutzen da, eta argiaren eta materiaren teoria kuantikoari laguntzen dio. Fotoelektriko efektuak argiaren maiztasuna eta intentsitatea, materialaren lan-funtzioa eta fotoelektroiaren energia kinetikoaren arabera dituen ezaugarri karakteristikoei mendekatzen da.

Fotoelektroiak materialen egoera elektronikoa eta kimikoa ikertzeko fotoelektriko espektroskopio tekniken anitz erabil daitezke, X ardatz fotoelektriko espektroskopioa (XPS), ultrabegira fotoelektriko espektroskopioa (UPS), angelu-resoluzioneko fotoelektriko espektroskopioa (ARPES), bi fotono fotoelektriko espektroskopioa (2PPE) eta extremo-ultrabegira fotoelektriko espektroskopioa (EUPS).

Fotoelektriko espektroskopioa atomoen eta molekulen ezaugarriak eta elkarrekintzak materia estatuen desberdinetan ulertzeko tresna garrantzitsua da.