Athari ya Umeme wa Picha dhidi ya Athari ya Photovoltaic
Njia ambazo elektroni hutolewa katika athari ya fotoelectric na athari ya photovoltaic huleta tofauti kati yazo. Kiambishi awali 'picha' katika maneno haya mawili kinapendekeza kwamba michakato hii yote hutokea kutokana na mwingiliano wa mwanga. Kwa kweli, zinahusisha utoaji wa elektroni kwa kunyonya nishati kutoka kwa mwanga. Walakini, zinatofautiana katika ufafanuzi kwani hatua za maendeleo ni tofauti katika kila kesi. Tofauti kuu kati ya michakato miwili ni kwamba katika athari ya picha, elektroni hutolewa kwenye nafasi ambapo, katika athari ya photovoltaic, elektroni zinazotolewa huingia moja kwa moja kwenye nyenzo mpya. Hebu tujadili hilo kwa kina hapa.
Athari ya Umeme ni Nini?
Ni Albert Einstein aliyependekeza wazo hili mwaka wa 1905 kupitia data ya majaribio. Pia alieleza nadharia yake juu ya asili ya chembe ya nuru kwa kuthibitisha kuwepo kwa uwili wa chembe-mawimbi kwa aina zote za maada na mionzi. Katika jaribio lake la athari ya fotoelectric, anaeleza kwamba mwanga unapoepukwa kwenye chuma kwa muda fulani, elektroni zisizolipishwa katika atomi za chuma zinaweza kunyonya nishati kutoka kwenye mwanga na kutoka kwenye uso na kujitoa kwenye nafasi. Ili hili lifanyike, mwanga unapaswa kubeba kiwango cha nishati cha juu kuliko thamani fulani ya kizingiti. Thamani hii ya kizingiti pia inaitwa 'kazi ya kazi' ya chuma husika. Na hii ni nishati ya chini ambayo inahitajika ili kuondoa elektroni kutoka kwa shell yake. Nishati ya ziada iliyotolewa itabadilishwa kuwa nishati ya kinetic ya elektroni kuiruhusu kusonga kwa uhuru baada ya kutolewa. Hata hivyo, ikiwa tu nishati sawa na kazi ya kazi hutolewa, elektroni zinazotolewa zitabaki juu ya uso wa chuma, haziwezi kusonga kutokana na ukosefu wa nishati ya kinetic.
Ili nuru ihamishe nishati yake kwa elektroni ambayo ni asili ya kimaumbile, inadhaniwa kuwa nishati ya nuru, kwa kweli, haiendelei kama mawimbi, bali huja katika pakiti za nishati tofauti zinazojulikana kama 'quanta.' Kwa hivyo, inawezekana kwa mwanga kuhamisha kila quanta ya nishati hadi kwa elektroni binafsi na kuzifanya zitoke kwenye ganda lao. Zaidi ya hayo, wakati chuma kimewekwa kama cathode kwenye bomba la utupu na anode ya kupokea kwa upande mwingine na mzunguko wa nje, elektroni ambazo hutolewa kutoka kwa cathode zitavutiwa na anode, ambayo inadumishwa kwa voltage chanya na., kwa hiyo, sasa inapitishwa ndani ya utupu, kukamilisha mzunguko. Huu ndio ulikuwa msingi wa matokeo ya Albert Einstein ambayo yalimshindia Tuzo ya Nobel mwaka wa 1921 ya Fizikia.
Athari ya Photovoltaic ni nini?
Hali hii ilionekana kwa mara ya kwanza na Mwanafizikia Mfaransa A. E. Becquerel mwaka wa 1839 alipojaribu kutoa mkondo kati ya mabamba mawili ya platinamu na dhahabu, iliyotumbukizwa kwenye myeyusho na ambayo yakiwekwa kwenye mwanga. Kinachotokea hapa ni kwamba, elektroni katika bendi ya valence ya chuma huchukua nishati kutoka kwa mwanga na juu ya msisimko hurukia kwenye bendi ya upitishaji na hivyo kuwa huru kusonga. Elektroni hizi zenye msisimko basi huharakishwa na uwezo wa makutano uliojengwa ndani (Galvani Potential) ili ziweze kuvuka moja kwa moja kutoka nyenzo moja hadi nyingine tofauti na kuvuka nafasi ya utupu kama ilivyo kwa athari ya photoelectric, ambayo ni ngumu zaidi. Seli za jua hufanya kazi kwenye dhana hii.
Kuna tofauti gani kati ya Athari ya Umeme na Athari ya Photovoltaic?
• Katika athari ya fotoelectric, elektroni hutolewa kwenye nafasi ya utupu ilhali, katika athari ya photovoltaic, elektroni huingia moja kwa moja nyenzo nyingine inapotolewa.
• Athari ya Photovoltaic huzingatiwa kati ya metali mbili ambazo ziko kwa kushirikiana katika myeyusho lakini athari ya photoelectric hufanyika katika tube ya cathode ray pamoja na ushiriki wa cathode na anodi iliyounganishwa kupitia saketi ya nje.
• Kutokea kwa athari ya fotoelectric ni ngumu zaidi ikilinganishwa na athari ya photovoltaic.
• Nishati ya kinetiki ya elektroni zinazotolewa ina jukumu kubwa katika mkondo unaozalishwa na athari ya photoelectric ilhali sio muhimu sana katika hali ya athari ya photovoltaic.
• Elektroni zinazotolewa kupitia athari ya voltaic husukumwa kupitia uwezekano wa makutano tofauti na athari ya fotoelectric ambapo hakuna uwezo wa makutano unaohusika.
