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太陽光発電の地上設置

太陽光発電システムの地上への設置について色々書いてあります。

光と光電効果

1105「その他」光と光電効果

電磁波・光

ラジオなどで使われる電波は電磁波の一種ですが、光もこの電磁波に含まれます。電波のように波状に進む性質をもっています。

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上の表ですと下にいくほど振動数が高くなり、波長が短くなります。中波や短波などの電波は波長が長く、赤外線や紫外線などの光は電波よりも波長が短くなります。

 

(赤外線は熱エネルギーを運ぶ性質が強く暖房器具などにも利用されます。紫外線は化学作用が強く、分子や原子をイオン化することもあります。)

 

 

光電効果と光電子

金属に光などの振動数が高い電磁波を当てると、金属の表面から自由電子が飛び出すことがあります。これを光電効果といい、飛び出した自由電子を光電子といいます。

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金属の表面から飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値は、当てる光の振動数だけで決まります。

 

金属の表面に当てる光を強くすると、光電子の数が増えます。

 

光子

光は波動性をもつとともに、粒子性ももっています。その光の粒子を光子と呼びます。光子が担うエネルギーは、振動数が多く波長が短いほど高くなります。光子が担っているエネルギーは、E(エネルギー) = h(プランク定数)×v(その光子の振動数)です。

 

 

光電子の運動エネルギー

「金属の表面から飛び出した光電子の運動エネルギー」

 

金属の中の自由電子は、金属の中では自由に動けますが、いざ金属の外に出ようとするとプラスの電気を帯びている金属イオンに引っ張られてしまい簡単には出られません。金属の中の自由電子を外に出すには、この引っ張る力に打ち勝つ力が必要になります。(このエネルギーを仕事関数(W)といいます)

 

ですので、金属の表面から飛び出した光電子の運動エネルギーは、光子のもつエネルギー(hv)から仕事関数(W)を引いた値になります。(1個の光子が、金属の中の1個の自由電子とぶつかって、その光子が持っているエネルギーを全てその自由電子に与えたとした場合)

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