ஒளிமின் விளைவு

கட்டற்ற கலைக்களஞ்சியமான விக்கிபீடியாவில் இருந்து.

உலோகத் தட்டொன்றில் இருந்து இலத்திரன்கள் உமிழப்படுவதற்கு தட்டின் மீது விழும் ஒளியன்களிலிருந்து கிடைக்கும் ஆற்றல் தட்டின் work function ஐ விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.

ஒளிமின் விளைவு (photoelectric effect) என்பது மாழை (உலோகம்) போன்ற ஒரு பொருள் மீது குறிப்பிட்ட அலைநீளங்கள் கொண்ட ஒளி அல்லது மின்காந்த அலைகள் விழுதால், அப்பொருளில் இருந்து எதிர்மின்னிகள் வெளியேறும் என்னும் விளைவாகும். இது குவாண்டம் இயல்பியலில் அதன் தனிச்சிறப்பான விளைவுகளில் ஒன்று.^[1]. இவ் விளைவைக் கண்டுபிடித்தவர் ஐன்றிக் ஏர்ட்ஃசு(Heinrich Hertz), என்பவர். இதனால் இவ்விளைவு ஏர்ட்ஃசின் விளைவு என முன்னர் அழைக்கப்பட்டது. ஆனாலும் இப்பெயரில் இது தற்போது அழைக்கப்படுவதில்லை.^[2][3]. இவ் விளைவு குவாண்டம் இயல்பியல் கொள்கைகள் கண்டுபிடித்து நிறுவுவதற்கு முன் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இவ்விளைவை ஆல்பர்ட் ஐன்சுட்டைன் குவாண்டம் இயல்பியல் கொள்கைகளின் படி விளக்கினார். இவ்விளைவை விளக்கியதற்காக ஐன்சுட்டைனுக்கு 1921 ஆம் ஆண்டு இயற்பியல் நோபல் பரிசு வழங்கினார்கள். குவாண்டம் இயல்பியல் கருத்துகளுக்கு முன்பிருந்த நியூட்டனிய இயல்பியல் கொள்கைகளின்படி இவ்விளைவை விளக்க இயலவில்லை. ஏனெனில் நியூட்டனின் இயல்பியல் படி ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றலைப் பெற்றால் எதிர்மின்னிகள் வெளியேறும் எனில், பல ஒளியன்கள் (photons) (ஒளித்துகள்கள்) தேவையான எண்ணிக்கையில் (ஒளியடர்த்தியில்) விழுந்தால், அவற்றில் இருந்து கூட்டாகப் பெறும் ஆற்றலால் எதிர்மின்னி வெளியேற இயன்றிருக்க வேண்டும். ஆனால், ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்திற்கு கூடுதலான அலைநீளங்கள் கொண்ட ஒளியால் எவ்வளவு அடர்த்தியைக் கூட்டினாலும் எதிர்மின்னிகள் வெளியேற வில்லை. ஆனால் ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்துக்கும் குறைவான அலைநீளம் கொண்ட ஒளியன்கள் அப்பொருள் மீது விழுந்தால் மட்டுமே எதிர்மின்னிகள் வெளியேறின. எதிர்மின்னிகள் வெளியேறத் தேவைப்படும் ஆற்றலை தனி ஒளியன்கள் பெற்றிருந்தால் மட்டுமே அவற்றை எதிர்மின்னிகள் பற்றக்கூடும் (இது குவாண்டம் கொள்கைகளுள் ஒன்று). குறைவான ஆற்றல் கொண்ட ஒளியன்கள் எத்தனை எண்ணிக்கையில் செலுத்தினாலும், அவற்றின் கூட்டான ஆற்றலை எதிர்மின்னிகள் பெற்று வெளியேற முடியாது (பற்ற இயலாது).

வெளியேறும் எதிர்மின்னிகளை (இலத்திரன்களை) ஒளியுந்து எதிர்மின்னிகள் (ஒளியுந்து இலத்திரன்கள்) (photoelectrons) என அழைக்கப்பட்டன. அத்துடன் ஒளிவிலகல், ஒளிச்சிதறல்(Scattering), விளிம்பு விளைவு(Diffraction) போன்றவற்றை விளக்கும் அலை-துகள் இருமை (Wave-Particle Duality) ஆகியவையும் விளக்க இவ்விளைவின் அறிவு உதவியது^[1].

[தொகு] அறிமுகம்

[தொகு] விளக்கம்

[தொகு] ஒளிமின் உமிழ்வு விதிகள்

[தொகு] சமன்பாடுகள்

ஒளியனின் (photon) ஆற்றல் = இலத்திரன் ஒன்றை வெளியேற்றுவதற்குத் தேவைப்படும் ஆற்றல் + வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரனின் இயக்க ஆற்றல்.

இங்கு

• h - பிளாங்கின் மாறிலி,
• f - மோதும் ஒளியனின் அதிர்வெண்,
• φ = hf₀ - வெளியேறாற்றல் (சில சமயம் W என்றும் பாவிக்கப்படுகிறது), தரப்பட்ட உலோகம் ஒன்றின் மேற்பரப்பில் இருந்து இலத்திரன் ஒன்றை வெளியேற்றத் தேவைப்படும் மிகக்குறைந்த ஆற்றல்,
• - வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரன்களின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல்,
• f₀ - ஒளிமின் விளைவு ஏற்படுவதற்கான குறைந்தபட்ச அதிர்வெண்,
• m - வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரனின் ஓய்வு நிலைத் திணிவு,
• v_m - வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரனின் வேகம்.

உமிழப்பட்ட இலத்திரன் எதிர்மறையான இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டிருக்க முடியாது என்பதால், இச்சமன்பாட்டில் இருந்து, ஒளியனின் ஆற்றல் (hf) work function (φ) ஐ விடக் குறைவானதாக இருந்தால், இலத்திரன் எதுவும் வெளியேற்றப்பட மாட்டாது.

ஐன்ஸ்டைனின் சிறப்புச் சார்புக் கோட்பாட்டின் படி, ஆற்றலுக்கும் (E) துணிக்கை ஒன்றின் உந்தத்திற்கும் (p) இடையேயான தொடர்பு என்ற சமன்பாட்டினால் தரப்படுகிறது. இங்கு, m துணிக்கையின் ஓய்வு நிலைத் திணிவு, c வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம்.

[தொகு] பயன்பாடுகள்

[தொகு] மேற்கோள்கள்

1. ↑ ^{1.0 1.1} Serway, Raymond A. (1990). Physics for Scientists & Engineers. Saunders. பக். p. 1150. ISBN 0030302587. http://books.google.com/books?id=RUMBw3hR7aoC&q=inauthor:serway+photoelectric&dq=inauthor:serway+photoelectric&pgis=1. 
2. ↑ The American journal of science. (1880). New Haven: J.D. & E.S. Dana. Page 234
3. ↑ Wolfram Scienceworld

[தொகு] வெளி இணைப்புகள்

• Nave, R., "அலை-துகள் இருமை"
• "ஒளிமின் விளைவு". Physics 2000. University of Colorado, Boulder, Colorado.
• ACEPT W3 Group, "ஒளிமின் விளைவு". Department of Physics and Astronomy, Arizona State University, Tempe, AZ.

இந்த குறுங்கட்டுரையை தொகுத்து விரிவாக்குவதன் மூலம் நீங்களும் இதன் வளர்ச்சியில் பங்களிக்கலாம்.