प्रकाश विद्युत प्रभाव

प्रकाश विद्युत प्रभाव

• जब उपयुक्त आवृत्ति या विद्युत—चुम्बकीय विकिरण का प्रकाश किसी धातु की सतह पर आपतित होता है, तो उस सतह से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है।
• किसी धातु की सतह को उपयुक्त तरंगदैर्ध्य या आवृत्ति के प्रकाश द्वारा प्रदीपन करने पर उस सतह से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की प्रक्रिया प्रकाश विद्युत प्रभाव कहलाती है।
• इस प्रकार उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन फोटो—इलेक्ट्रॉन कहलाते हैं।

प्रायोगिक यवस्था

• T = एक निर्वातित कांच की नली है, जिसमें एक क्वार्ट्‌स की खिड़की W है।
• P = प्रकाश विद्युत संसुचक प्लेट है।
• C = एक खोखला बेलन है, जिसमें प्रकाश के आपतन के लिए एक छोटा छिद्र होता है।
• G = एक संसुचित धारामापी या अमीटर है।
• P को G की सहायता से बैटरी के ऋणात्मक सिरे से जोड़ा जाता है।
• C बैटरी के धनात्मक सिरे से जुड़ा है।

कार्य प्रणाली

• जब किसी स्रोत से एक उपयुक्त आवृत्ति का प्रकाश P पर आपतित होता है, तो इससे फोटो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं।
• चूंकि संग्राहक कैथोड़ C, बैटरी के धनात्मक सिरे से जुड़ा है, इसलिए ये इलेक्ट्रॉन C की ओर आकर्षित होते हैं।
• अतः P से C की ओर प्रकाश विद्युत धारा (I_C) प्रवाहित होती है तथा इस धारा का G द्वारा पता लगाया जा सकता है या इसे मापा जा सकता है।
• जैसे—जैसे C, P के सापेक्ष धनात्मक होता जाता है, I_C का मान बढ़ता जाता है।

प्रकाश विद्युत—उत्सर्जन के नियम

• प्रत्येक धातु के लिए एक विशेष आवृत्ति होती है, जिससे नीेचे की आवृत्ति पर प्रकाश—विद्युत उत्सर्जन नहीं होता है।
• प्रकाश—विद्युत उत्सर्जन के लिए आवश्यक न्यूनतम आवृत्ति, देहली आवृत्ति कहलाती है।
• जैसे—जैसे आपतित प्रकाश की तीव्रता (I_P) बढ़ती है, I_C का मान भी बढ़ता है, अर्थात्‌ I_C ∝ I_P.
• जब आपतित प्रकाश की आवृत्ति देहली आवृत्ति से अधिक हो जाती है, तो प्रकाश विद्युत उत्सर्जन की घटना दिखाई देती है।

• C का धनात्मक विभव बढ़ाने पर, I_C का मान बढ़ता है तथा एक विशेष विभव पर यह अधिकतम हो जाता है।
• संग्राहक कैथोड़ C का एक विशेष धनात्मक विभव जिस पर प्रकाश विद्युत धारा का मान अधिकतम हो जाता है, संतृप्त धारा कहलाता है।
• C का ऋणात्मक विभव बढ़ाने पर I_C का मान घटता है तथा एक विशेष विभव पर यह शून्य हो जाता है।
• उत्सर्जित फोटो इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा आपतित प्रकाश पर निर्भर नहीं करती है, यह केवल आपतित प्रकाश की आवृत्ति तथा तथा धातु की प्रकृति पर निर्भर करती है।
• प्रकाश विद्युत उत्सर्जन एक तात्क्षणिक घटना है।