Fotoelektrisk effekt vs fotovoltaisk effekt
Sätten på vilka elektronerna emitteras i den fotoelektriska effekten och den fotovoltaiska effekten skapar skillnaden mellan dem. Prefixet "foto" i dessa två termer antyder att båda dessa processer uppstår på grund av ljusets interaktion. I själva verket involverar de emission av elektroner genom absorption av energi från ljus. De skiljer sig dock i definition eftersom stegen i progressionen är olika i varje fall. Huvudskillnaden mellan de två processerna är att i den fotoelektriska effekten emitteras elektronerna till rymden medan de emitterade elektronerna direkt kommer in i ett nytt material i fotovoltaisk effekt. Låt oss diskutera det i detalj här.
Vad är fotoelektrisk effekt?
Det var Albert Einstein som föreslog denna idé 1905 genom experimentella data. Han förklarade också sin teori om ljusets partikelnatur genom att bekräfta förekomsten av våg-partikeldualitet för alla former av materia och strålning. I sitt experiment med fotoelektrisk effekt förklarar han att när ljus undviks på en metall under en period kan de fria elektronerna i metallatomerna absorbera energi från ljuset och komma ut från ytan och sända ut sig själv i rymden. För att detta ska ske måste ljuset bära en energinivå som är högre än ett visst tröskelvärde. Detta tröskelvärde kallas också 'arbetsfunktionen' för respektive metall. Och detta är den minsta energi som behövs för att ta bort elektronen från sitt skal. Ytterligare energi som tillhandahålls kommer att omvandlas till kinetisk energi hos elektronen så att den kan röra sig fritt efter att ha släppts. Men om bara energin som är lika med arbetsfunktionen tillhandahålls, kommer de emitterade elektronerna att stanna kvar på metallens yta och inte kunna röra sig på grund av bristen på kinetisk energi.
För att ljuset ska överföra sin energi till en elektron som är av materiellt ursprung, tror man att ljusets energi faktiskt inte är kontinuerlig som en våg, utan kommer i diskreta energipaket som är kända som "kvanta." Därför är det möjligt för ljuset att överföra varje energikvanta till individuella elektroner, vilket får dem att driva ut ur skalet. Vidare, när metallen fixeras som en katod i ett vakuumrör med en mottagande anod på motsatt sida med en extern krets, kommer elektronerna som skjuts ut från katoden att attraheras av anoden, som hålls vid en positiv spänning och därför överförs en ström i vakuumet, vilket fullbordar kretsen. Detta var grunden för Albert Einsteins upptäckter som gav honom Nobelpriset i fysik 1921.
Vad är fotovoltaisk effekt?
Detta fenomen observerades första gången av den franske fysikern A. E. Becquerel 1839 när han försökte producera en ström mellan två plattor av platina och guld, nedsänkta i en lösning och som exponerades för ljus. Vad som händer här är att elektronerna i metallens valensband absorberar energin från ljuset och vid excitation hoppar de till ledningsbandet och blir därmed fria att röra sig. Dessa exciterade elektroner accelereras sedan av en inbyggd kopplingspotential (Galvani Potential) så att de direkt kan passera från ett material till det andra i motsats till att korsa ett vakuumutrymme som i fallet med fotoelektrisk effekt, vilket är svårare. Solceller fungerar på detta koncept.
Vad är skillnaden mellan fotoelektrisk effekt och fotovoltaisk effekt?
• I den fotoelektriska effekten sänds elektronerna ut i ett vakuumutrymme medan, i fotovoltaisk effekt, kommer elektronerna direkt in i ett annat material vid emission.
• Fotovoltaisk effekt observeras mellan två metaller som är i förbindelse med varandra i en lösning men fotoelektrisk effekt sker i ett katodstrålerör med deltagande av en katod och en anod kopplade via en extern krets.
• Förekomsten av den fotoelektriska effekten är svårare jämfört med den fotovoltaiska effekten.
• Den kinetiska energin hos de emitterade elektronerna spelar en stor roll i strömmen som produceras av fotoelektrisk effekt medan den inte är så viktig i fallet med fotovoltaisk effekt.
• De emitterade elektronerna via den fotovoltaiska effekten trycks genom en kopplingspotential i motsats till den fotoelektriska effekten där det inte finns någon kopplingspotential inblandad.
