Hvordan Fotoner påvirke Do Elektroner?

Hvordan Fotoner påvirke Do Elektroner?


Det er tre hovedmåter som fotoner, elementærpartikler som utgjør lyset, samhandle med og påvirke elektroner i saken. Fotoelektrisk effekt, Compton spredning, og paret produksjon alt skje når lyset treffer materie og mister noe hvis sin energi til elektronene som finnes i materialet. Samspillet mellom fotoner og elektroner er hvilken makt ting som solcellepaneler og digitale kameraer.

Fotoelektrisk effekt

Den fotoelektriske effekten skjer når lyset treffer en overflate og overfører nok energi til sine elektroner til å slå dem løs; disse frigjorte elektronene kalles fotoelektroner. Selv om denne effekten forekommer i alle typer materiale, er det oftest assosiert med metaller fordi deres ytterste elektronene er løst bundet og derfor lett forskyves. Det var ved å observere den fotoelektriske effekten at forskere har gjort den viktige oppdagelse at lyset har både partikkel og bølgelignende egenskaper, eller det som kalles en bølge-partikkel dualiteten.

Comptoneffekt

Compton-effekten, også kjent som Compton-spredning, er meget lik den fotoelektriske effekten, men opptrer med høyere energi fotoner. Når et foto treffer en atom, blir noe av sin energi tapt for elektroner; i tilfelle av Compton-effekten, sprer redusert foton i materialet og elektron viker. Inverse Compton spredning skjer når relativistiske elektroner, generert av aktiv galaksekjerne og supernovaer, kolliderer med lavenergi fotoner stede i kosmisk bakgrunnsstråling. I dette tilfellet, blir energien til elektronene overført til fotonene.

pair Produksjon

Prinsippet bak paret produksjon er i hovedsak at av fotoelektrisk effekt og Compton spredning fotoner forstyrre den rolige, fredelige livet av elektroner. Einsteins berømte ligning E = mc2, sier at energi kan omdannes til masse. Når fotoner når høye energier (på omkring 1,02 MeV eller mer), kan de kolliderer med kjernen til et atom og omdanne til et elektron og dens anti - en partikkel med den samme masse, men en motsatt ladning, i dette tilfelle kalles et positron .

applikasjoner

Fotovoltaiske celler, som de som brukes i solcelledrevne kalkulatorer og solcellepaneler, konvertere fotoner til elektroner via fotoelektrisk effekt til å generere elektrisitet. Når lys treffer halvleder av en solcelle, slår den elektroner løs og skaper en strøm av elektrisitet som styres så til å strømme i en viss retning ved hjelp av metallkontaktene. Digitale kameraer opererer etter de samme prinsipper; når lyset treffer halvledende chip på kameraet, blir det konvertert til og lagret som en elektronisk avtrykk eller bilde.