فوٹو الیکٹران کیا ہیں؟

فوٹو الیکٹران کیا ہیں؟

فوٹو الیکٹران کی تعریف

فوٹو الیکٹران کی تعریف کچھ ایسا الیکٹران ہوتا ہے جو کسی مادے سے نکلتا ہے جب وہ روشنی کی توانائی کو قبول کرتا ہے۔ اس نکاسی کا عمل فوٹو الیکٹرک اثر کہلاتا ہے اور یہ روشنی اور مادے کی کوئنٹمیature nature کی لازمی ثبوت فراہم کرتا ہے۔ اس مضمون میں فوٹو الیکٹران کیا ہیں، ان کی پیداوار کی طریقہ کار، ان کی نکاسی کو متاثر کرنے والے عوامل، اور ان کی سائنس اور ٹیکنالوجی میں استعمال کے بارے میں بات کی جائے گی۔

فوٹو الیکٹرک اثر

فوٹو الیکٹرک اثر وہ عمل ہے جس میں الیکٹران کسی مادے سے نکلتے ہیں جب اسے کافی تعدد یا توانائی کی روشنی کا سامنا ہوتا ہے۔ مادہ کوئی میٹل، سیمی کنڈکٹر یا کوئی بھی مادہ ہو سکتا ہے جس کے سطحی الیکٹران آزاد یا کم محکم ہوں۔ روشنی دیکھنے کی قابل ہو سکتی ہے، یولٹرaviolet، یا X-ریز، مادے کی کار کرنے کی توانائی پر منحصر ہوتی ہے۔

کار کرنے کی توانائی کی تعریف کیا جاتی ہے کہ مادے کی سطح سے الیکٹران کو نکالنے کے لیے درکار کم سے کم توانائی۔ الیکٹران ولٹ (eV) میں ناپی جاتی ہے، یہ توانائی کا ایک یونٹ ہے جو ایک الیکٹران کو ایک ولٹ کے پوٹینشل فرق سے گزر کر حاصل ہونے والی توانائی کی نمائندگی کرتا ہے۔ کار کرنے کی توانائی مادے کی قسم اور حالت پر منحصر ہوتی ہے، عام طور پر میٹلوں کے لیے 2 سے 6 eV کے درمیان ہوتی ہے۔

جب f کی تعدد یا λ کی لمبائی کی روشنی مادے کی سطح پر چوٹی لگتی ہے، تو ہر فوٹون (یا روشنی کا کوئنٹم) E کی توانائی رکھتا ہے جو کہ

E=hf=λhc

جہاں h پلانک کی دائم (6.626 x 10^-34 J s)، اور c روشنی کی رفتار (3 x 10^8 m/s) ہے۔ اگر فوٹون کی توانائی E مادے کی کار کرنے کی توانائی W سے بڑی یا برابر ہے، تو فوٹون اپنی توانائی کو مادے کی سطح پر موجود الیکٹران کو منتقل کرسکتا ہے، اور الیکٹران کچھ کینیٹک توانائی K کے ساتھ مادے سے باہر نکل سکتا ہے جو کہ

K=E−W=hf−W

ایسے طریقے سے نکلنے والے الیکٹران کو فوٹو الیکٹران کہا جاتا ہے، اور وہ فوٹو کارنٹ بناتے ہیں جن کو کسی بیرونی سرکٹ کے ذریعے میسنجر کیا جا سکتا ہے۔

کار کرنے کی توانائی

کار کرنے کی توانائی کسی مادے سے الیکٹران کو نکالنے کے لیے درکار کم سے کم توانائی ہوتی ہے، جو فوٹو الیکٹران کی نکاسی کو متاثر کرتی ہے۔

فی الحال نکاسی

فوٹو الیکٹران کی نکاسی فی الحال ہوتی ہے اور یہ روشنی کی تعدد پر منحصر ہوتی ہے، نہ کہ اس کی شدت پر۔

استعمال

فوٹو الیکٹرک سیل یا سولر سیل: یہ ڈیوائس ہیں جو فوٹو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتے ہوئے روشنی کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ ان میں سمیکونڈکٹر مادہ (جیسے سلیکون) ہوتا ہے جو فوٹون کو قبول کرتا ہے اور فوٹو الیکٹران کو نکالتا ہے، جو پھر الیکٹروڈز کے ذریعے جمع کیے جاتے ہیں اور برقی کارنٹ بناتے ہیں۔

فوٹوملٹیپلائر ٹیوب: یہ ڈیوائس ہیں جو فوٹو الیکٹران کی چوٹی سے سیکنڈری الیکٹران کو نکالنے والے الیکٹروڈز کا استعمال کرتے ہوئے ضعیف روشنی کے سگنل کو زیادہ کرتے ہیں۔ ان کا استعمال ریڈییشن ڈیٹیکٹرز، سپیکٹروسکوپی، اسٹرونومی، اور طبی تصویر برداری میں کیا جاتا ہے۔

فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی:

یہ ایک تکنیک ہے جو فوٹو الیکٹران کا استعمال کرتی ہے مادوں کی کیمیائی مجموعیت اور الیکٹرانک ساخت کا مطالعہ کرنے کے لیے۔ اس میں فوٹون کی کرن (جیسے X-ریز یا UV روشنی) کو نمونے پر چمکایا جاتا ہے اور نکلنے والے فوٹو الیکٹران کی کینیٹک توانائی اور زاویہ کی تقسیم کا پیمانہ لیا جاتا ہے۔ توانائی کی تحفظ کے اصول کا استعمال کرتے ہوئے فوٹو الیکٹران کی بائنڈنگ توانائی کا حساب لگایا جا سکتا ہے، جو نمونے کے اتم اور مالیکیولز کی توانائی کی سطحوں کو ظاہر کرتا ہے۔ فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی کے ذریعے مادوں کے والنس اور کور الیکٹران، مالیکیولر آربٹلز، کیمیائی بانڈ، اور سطحی خصوصیات کے بارے میں معلومات فراہم کی جا سکتی ہیں۔ فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی کا وسیع طور پر فزکس، کیمیاء، بائیولوژی، اور مادوں کی سائنس میں استعمال کیا جاتا ہے۔

خلاصہ

اس مضمون میں ہم نے فوٹو الیکٹران اور ان کے استعمال کے بارے میں سیکھا ہے۔ فوٹو الیکٹران وہ الیکٹران ہیں جو کسی مادے سے نکلتے ہیں جب وہ کچھ معیاری تعداد کی روشنی کی توانائی کو قبول کرتا ہے۔

فوٹو الیکٹران کی نکاسی کا پدیدہ فوٹو الیکٹرک اثر کہلاتا ہے، اور یہ روشنی اور مادے کی کوئنٹمیature nature کی مدد کرتا ہے۔ فوٹو الیکٹرک اثر کے کچھ خصوصی خصوصیات ہوتی ہیں جو روشنی کی تعدد اور شدت، مادے کی کار کرنے کی توانائی، اور فوٹو الیکٹران کی کینیٹک توانائی پر منحصر ہوتی ہیں۔

فوٹو الیکٹران کو مختلف فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے مادوں کی الیکٹرانک ساخت اور کیمیائی مجموعیت کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے X-ریز فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS)، یولٹرaviolet فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (UPS)، زاویہ-حلی کی فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (ARPES)، دو فوٹون فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (2PPE)، اور اکسٹریم-یولٹرaviolet فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (EUPS)۔

فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی مادوں کی خصوصیات اور اتم اور مالیکیولز کے مختلف حالات میں تفاعل کو سمجھنے کا ایک اہم آلہ ہے۔