Uidheamachd Buaidh Foto-dealain
'S e rud a th' anns a' bhuaidh foto-dealain ann am fiosaig a tha a' toirt a-steach sgaoileadh dealanan bho uachdar stuth nuair a bhuaileas solas no rèididheachd electromagnetic e. Chaidh a' bhuaidh seo fhaicinn an toiseach leis an neach-saidheans Gearmailteach Heinrich Hertz ann an 1887 agus chaidh a mhìneachadh nas mionaidiche le Albert Einstein ann an 1905, a choisinn dha Duais Nobel ann am Fiosaigs ann an 1921 mu dheireadh.
Mìneachadh Teòiridheach
Bha a’ bhuaidh foto-dealain deatamach do leasachadh teòiridh cuantamach an t-solais. Cha do shoirbhich le mìneachaidhean clasaigeach mìneachadh riarachail a thoirt seachad air an iongantas. Ach, mhol Einstein nach e a-mhàin tonn a th’ ann an solas ach gu bheil e cuideachd air a dhèanamh suas de ghràinean beaga bìodach ris an canar fotonan. Tha an teòiridh aige stèidhichte air a’ bhun-bheachd gu bheil lùth an t-solais an urra ri a tricead agus faodar a chuir an cèill mar \(E = h \nu\), far a bheil \(E\) na lùth, \(h\) na sheasmhachd Planck, agus \(\nu\) na tricead den t-solas.
Nuair a bhuaileas solas uachdar stuth, faodar na fotonan seo a ghluasad gu dealanan anns an stuth. Ma tha lùth nam fotonan mòr gu leòr airson a dhol thairis air gnìomh obrach (\(\phi\)) an stuth, is e sin an lùth as lugha a dh’ fheumar gus dealan a thoirt air falbh bhon uachdar, thèid an dealan a leigeil ma sgaoil. Tha an co-aontar seo air a mhìneachadh le dàimh Einstein airson a’ bhuaidh foto-dealain:
\[
E = h \nu = \phi + KE
\]
far a bheil \(KE\) an lùth cineatach as àirde aig na dealanan a thèid a leigeil a-mach. Ma tha tricead an t-solais nas lugha na luach sònraichte, cha tèid dealanan sam bith a leigeil a-mach, ge bith dè cho àrd 's a tha dian an t-solais.
Feartan a’ Bhuaidh Foto-dealain
Crìoch tricead
Tha crìoch as ìsle air tricead solais, ris an canar tricead na stairsnich (\(\nu_0\)), agus fo sin chan urrainnear dealanan sam bith a leigeil a-mach ge bith dè an dian solais a th’ ann. Tha seo gu math eadar-dhealaichte bho theòiridh tonn clasaigeach, a tha a’ ro-innse gum bu chòir an lùth a thèid a ghabhail a-steach le dealan a bhith an urra ris an dian.
Lùth Cinneatach nan Dealanan
Bidh lùth cineatach nan dealanan a thèid a leigeil a-mach ag àrdachadh gu loidhneach le tricead an t-solais a bhuaileas an uachdar, ach tha e neo-eisimeileach bho dian an t-solais. Anns an fhoirmle ∫KE = h₂ – π, bidh àrdachadh ∫ ag àrdachadh ∫KE.
Dian-solais agus sgaoileadh electron
Bidh tricead foton gu leòr ag adhbhrachadh àrdachadh ann an àireamh nan dealanan a thèid a leigeil a-mach le dian solais a tha a’ sìor fhàs, ach chan eil atharrachadh air lùth gach dealan. Faodar seo a mhìneachadh leis an àireamh a tha a’ sìor fhàs de fotonan a’ bualadh uachdar an stuth le dian àrd.
Gnìomh na h-Obrach
’S e feart sònraichte a th’ ann an gnìomh-obrach π. Bidh stuthan le gnìomh-obrach ìosal a’ leigeil a-mach dealanan nas fhasa na stuthan le gnìomh-obrach àrd.
Cleachdaidhean Practaigeach
Tha grunn thagraidhean practaigeach aig a’ bhuaidh foto-dealain, nam measg:
Cealla-foto no lorgaire-foto
Bidh mothachairean solais, no ceallan foton, a’ cleachdadh a’ bhuaidh foto-dealain gus solas a thionndadh gu comharra dealain. Tha iad air an cleachdadh ann an grunn innealan, nam measg fònaichean sgairteil, camarathan, agus glacadairean iomallach Tbh.
Teicneòlas Grèine
Bidh pannalan grèine no ceallan grèine an urra ri prionnsapal a’ bhuaidh foto-eileagtraich gus lùth solais bho sholas na grèine a thionndadh gu lùth dealain.
Mìcrosgop Dealanach
Bidh miocroscopan dealanach a’ cleachdadh lorg dealanan a thèid a leigeil ma sgaoil leis a’ bhuaidh foto-electric gus ìomhaighean àrd-rùn de uachdar stuthan a thoirt gu buil.
Sgaoileadh X-ghathan
Ann an rannsachadh stuthan, thathar a’ cleachdadh a’ bhuaidh foto-eileagtronaigeach gus sgrùdadh a dhèanamh air co-dhèanamh stuthan tro speactram ghathan-x sgapte.
Dearbhadh Deuchainneach
Tha grunn dheuchainnean air dearbhadh a dhèanamh air a’ bhuaidh foto-dealain agus air taic a thoirt do theòiridh Einstein. Is e aon den fheadhainn as ainmeile deuchainn Millikan a rinn Robert Millikan. Anns an deuchainn seo, fhuair e gu soirbheachail luach deuchainneach airson cunbhalach Planck (\(h\)) a bha ag aontachadh leis an luach teòiridheach, a’ sealltainn gu robh ro-innse Einstein air lùth cineatach an dealain ceart.
Co-dhùnadh
Tha meacanaig a’ bhuaidh foto-dealain air beachdan deatamach a thoirt dhuinn air ar tuigse air nàdar solais agus a eadar-obrachadh le stuth. Tha an lorg seo, stèidhichte air bun-bheachd a’ foton mar chuantam lùtha, air comas a thoirt do luchd-fiosaig teòiridh chuantamach nas coileanta a leasachadh. Tha a’ bhuaidh seo cuideachd air an t-slighe a rèiteachadh airson innleachdan teicneòlais ann an iomadh roinn, leithid mothachairean, conaltradh, agus lùth ath-nuadhachail.
Gu h-iomlan, chan e a-mhàin gur e rud bunaiteach fiosaigeach a th’ ann an buaidh foto-dealain ach tha e cuideachd a’ riochdachadh raon farsaing de thagraidhean a bheir buaidh air beatha làitheil. Tha an rud seo fhathast na raon rannsachaidh gnìomhach, le lorgan leantainneach a’ doimhneachadh ar tuigse air an t-saoghal cuantamach neònach is inntinneach seo.
