Differenza tra effetto fotoelettrico e fotovoltaico | Effetto fotovoltaico vs effetto fotoelettrico
Effetto fotoelettrico vs effetto fotovoltaico
I modi in cui gli elettroni vengono emessi nell'effetto fotoelettrico e l'effetto fotovoltaico crea la differenza tra di essi. Il prefisso "foto" in questi due termini suggerisce che entrambi questi processi si verificano a causa dell'interazione della luce. Infatti, essi coinvolgono l'emissione di elettroni mediante l'assorbimento di energia dalla luce. Tuttavia, differiscono in definizione poiché i passaggi della progressione sono diversi in ogni caso. La differenza principale tra i due processi è che nell'effetto fotoelettrico gli elettroni vengono emessi nello spazio mentre, in effetto fotovoltaico, gli elettroni emessi entrano direttamente in un nuovo materiale. Discutiamo qui in dettaglio.
Cos'è l'effetto fotoelettrico?
È stato Albert Einstein che ha proposto questa idea nel 1905 attraverso dati sperimentali. Ha anche spiegato la sua teoria sulla natura delle particelle di luce, confermando l'esistenza di dualità delle particelle d'onda e di tutte le forme di materia e di radiazioni. Nel suo esperimento in fotoelettrico, spiega che quando un elettricamente libero negli atomi di metallo può essere assorbito da un metallo per un certo periodo, gli elettroni liberi possono assorbire energia dalla luce e uscire dalla superficie emettendo nello spazio. Per far ciò, la luce deve portare un livello di energia superiore a un certo valore di soglia. Questo valore di soglia è anche chiamato ' funzione di lavoro ' del rispettivo metallo. E questa è l'energia minima necessaria per rimuovere l'elettrone dal suo guscio. L'energia aggiuntiva fornita verrà convertita in energia cinetica dell'elettrone che gli permette di muoversi liberamente dopo essere stato rilasciato. Tuttavia, se viene fornita solo l'energia pari alla funzione di lavoro, gli elettroni emessi resteranno sulla superficie del metallo, incapace di muoversi a causa della mancanza di energia cinetica.
Perché la luce trasferisca la sua energia ad un elettrone di origine materiale, si pensa che l'energia della luce non sia, infatti, continua come un'ondata, ma viene fornita in pacchetti energetici discreti che sono conosciuti come '
quanta . "Perciò, è possibile che la luce trasferisca ogni quanta energia a singoli elettroni facendoli spingere dal loro guscio. Inoltre, quando il metallo è fissato come catodo in un tubo a vuoto con un anodo di ricezione sul lato opposto con un circuito esterno, gli elettroni espulsi dal catodo saranno attratti dall'anodo, che viene mantenuto ad una tensione positiva e pertanto, una corrente viene trasmessa all'interno del vuoto, completando il circuito.Questa è stata la base delle conclusioni di Albert Einstein che gli ha vinto il premio Nobel nel 1921 per la fisica.
Questo fenomeno è stato osservato per la prima volta dal fisico francese
A. E. Becquerel nel 1839 quando cercava di produrre una corrente tra due lastre di platino e oro, immerse in una soluzione e che venivano esposte alla luce. Quello che succede qui è che gli elettroni nella banda di valenza del metallo assorbono l'energia dalla luce e sull'escavazione salta alla banda di conduzione e quindi si liberano di muoversi. Questi elettroni eccitati vengono poi accelerati da un potenziale di giunzione incorporato (Galvani Potential) in modo che possano passare direttamente da un materiale all'altro, contrariamente ad attraversare uno spazio vuoto come nel caso di effetto fotoelettrico, cosa che è più difficile. Le celle solari operano su questo concetto. Qual è la differenza tra l'effetto fotoelettrico e l'effetto fotovoltaico?
• Nell'effetto fotoelettrico, gli elettroni vengono emessi in uno spazio vuoto mentre, in effetto fotovoltaico, gli elettroni immettono direttamente un altro materiale all'emissione.
• L'effetto fotovoltaico è osservato tra due metalli che sono in congiunzione tra di loro in una soluzione, ma l'effetto fotoelettrico avviene in un tubo a raggi catodici con la partecipazione di un catodo e di un anodo collegato tramite un circuito esterno.
• Il verificarsi dell'effetto fotoelettrico è più difficile se confrontato con l'effetto fotovoltaico.
• L'energia cinetica degli elettroni emessi svolge un ruolo importante nella corrente prodotta dall'effetto fotoelettrico, mentre non è così importante nel caso dell'effetto fotovoltaico.
• Gli elettroni emessi tramite l'effetto fotovoltaico vengono spinti attraverso un potenziale di giunzione in contrasto con l'effetto fotoelettrico in cui non vi è alcun potenziale di giunzione.
Immagini cortesia:
Effetto fotoelettrico di Feitscherg (CC BY-SA 3. 0)
- Illustrazione schematica dell'effetto fotovoltaico di Ncouniot (CC BY-SA 3. 0)
