11.1 ആമുഖം

വിദ്യുത്കാന്തികതയുടെ മാക്സ്വെല്ലിന്റെ സമവാക്യങ്ങളും 1887-ൽ ഹെർട്സ് നടത്തിയ വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തെയും കണ്ടെത്തലിനെയും കുറിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളും പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗ സ്വഭാവത്തെ ശക്തമായി സ്ഥാപിച്ചു. 19-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അവസാനത്തിൽ, ഒരു ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബിലെ കുറഞ്ഞ മർദ്ദത്തിൽ വാതകങ്ങളിലൂടെ വൈദ്യുതി (വൈദ്യുതി ഡിസ്ചാർജ്) കടത്തിവിടുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള പരീക്ഷണാത്മക അന്വേഷണങ്ങൾ നിരവധി ചരിത്രപ്രാധാന്യമുള്ള കണ്ടെത്തലുകളിലേക്ക് നയിച്ചു. 1895-ൽ റോണ്ട്ജൻ എക്സ്-റേകൾ കണ്ടെത്തിയതും, 1897-ൽ ജെ. ജെ. തോംസൺ ഇലക്ട്രോൺ കണ്ടെത്തിയതും ആറ്റോമിക ഘടനയെ മനസ്സിലാക്കുന്നതിലെ പ്രധാന നാഴികക്കല്ലുകളായിരുന്നു. ഏകദേശം $0.001 \mathrm{~mm}$ മെർക്കുറി കോളത്തിന്റെ മർദ്ദത്തിൽ, ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബിലെ വാതകത്തിൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ഡിസ്ചാർജ് നടക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി. കാഥോഡിന് എതിർവശത്തുള്ള ഗ്ലാസിൽ ഒരു ഫ്ലൂറസന്റ് പ്രകാശം പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു. ഗ്ലാസിന്റെ പ്രകാശത്തിന്റെ നിറം ഗ്ലാസിന്റെ തരത്തെ ആശ്രയിച്ചിരുന്നു, സോഡ ഗ്ലാസിന് അത് മഞ്ഞ-പച്ച നിറത്തിലായിരുന്നു. ഈ ഫ്ലൂറസെൻസിന്റെ കാരണം കാഥോഡിൽ നിന്ന് വരുന്നതായി തോന്നിയ വികിരണത്തിന് ആരോപിക്കപ്പെട്ടു. 1870-ൽ വില്യം ക്രൂക്സ് ആണ് ഈ കാഥോഡ് കിരണങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയത്, പിന്നീട് 1879-ൽ, ഈ കിരണങ്ങൾ വേഗതയേറിയ ചലിക്കുന്ന നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങളുടെ പ്രവാഹങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നുവെന്ന് അദ്ദേഹം നിർദ്ദേശിച്ചു. ബ്രിട്ടീഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെ. ജെ. തോംസൺ (1856-1940) ഈ പരികല്പന സ്ഥിരീകരിച്ചു. ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബിലുടനീളം പരസ്പരം ലംബമായ വൈദ്യുത, കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങൾ പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട്, കാഥോഡ് കിരണ കണങ്ങളുടെ വേഗതയും നിർദ്ദിഷ്ട ചാർജും [ചാർജ് മുതൽ പിണ്ഡ അനുപാതം $(\mathrm{e} / \mathrm{m})$ ] പരീക്ഷണാത്മകമായി നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ ആദ്യമായി ജെ. ജെ. തോംസൺ വിജയിച്ചു. അവ പ്രകാശവേഗതയുടെ 0.1 മുതൽ 0.2 മടങ്ങ് വരെ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി $\left(3 \times 10^{8} \mathrm{~m} / \mathrm{s}\right)$. $e / \mathrm{m}$ ന്റെ നിലവിൽ സ്വീകരിക്കപ്പെട്ട മൂല്യം $1.76 \times 10^{11} \mathrm{C} / \mathrm{kg}$ ആണ്. കൂടാതെ, $e / \mathrm{m}$ ന്റെ മൂല്യം കാഥോഡായി (ഉത്സർജ്ജകം) ഉപയോഗിക്കുന്ന പദാർത്ഥത്തിന്റെ/ലോഹത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തെയോ ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബിൽ അവതരിപ്പിച്ച വാതകത്തെയോ ആശ്രയിക്കാത്തതായി കണ്ടെത്തി. ഈ നിരീക്ഷണം കാഥോഡ് കിരണ കണങ്ങളുടെ സാർവത്രികതയെ സൂചിപ്പിച്ചു.

ഏകദേഷ്യകാലത്ത് തന്നെ, 1887-ൽ, ചില ലോഹങ്ങൾ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്താൽ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി. കൂടാതെ, ചില ലോഹങ്ങൾ ഉയർന്ന താപനിലയിലേക്ക് ചൂടാക്കുമ്പോൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി. ഈ കണങ്ങളുടെ $e / m$ ന്റെ മൂല്യം കാഥോഡ് കിരണ കണങ്ങൾക്കുള്ള അതേ മൂല്യമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. അതിനാൽ, വ്യത്യസ്ത സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ഈ കണങ്ങളെല്ലാം സ്വഭാവത്തിൽ സമാനമാണെന്ന് ഈ നിരീക്ഷണങ്ങൾ സ്ഥാപിച്ചു. ജെ. ജെ. തോംസൺ, 1897-ൽ, ഈ കണങ്ങളെ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് നാമകരണം ചെയ്തു, അവ മൗലികവും സാർവത്രികവുമായ ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഘടകങ്ങളാണെന്ന് നിർദ്ദേശിച്ചു. വാതകങ്ങളിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള അദ്ദേഹത്തിന്റെ സൈദ്ധാന്തികവും പരീക്ഷണാത്മകവുമായ അന്വേഷണങ്ങളിലൂടെ ഇലക്ട്രോൺ കണ്ടെത്തിയതിന്, 1906-ൽ അദ്ദേഹത്തിന് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. 1913-ൽ, അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ആർ. എ. മില്ലികൻ (1868-1953) ഒരു ഇലക്ട്രോണിലെ ചാർജിന്റെ കൃത്യമായ അളവിനായി പയനിയറിംഗ് ഓയിൽ-ഡ്രോപ്പ് പരീക്ഷണം നടത്തി. ഒരു എണ്ണ തുള്ളിയിലെ ചാർജ് എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരു പ്രാഥമിക ചാർജിന്റെ ഒരു പൂർണ്ണസംഖ്യ ഗുണിതമാണെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി, $1.602 \times 10^{-19} \mathrm{C}$. വൈദ്യുത ചാർജ് ക്വാണ്ടൈസ് ചെയ്യപ്പെട്ടതാണെന്ന് മില്ലികന്റെ പരീക്ഷണം സ്ഥാപിച്ചു. ചാർജ് $(e)$, നിർദ്ദിഷ്ട ചാർജ് $(e / m)$ എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങളിൽ നിന്ന്, ഇലക്ട്രോണിന്റെ പിണ്ഡം $(m)$ നിർണ്ണയിക്കാനായി.

11.2 ഇലക്ട്രോൺ ഉത്സർജ്ജനം

ലോഹങ്ങൾക്ക് സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ (നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങൾ) ഉണ്ടെന്നും അവയുടെ ചാലകതയ്ക്ക് അവയാണ് കാരണമെന്നും നമുക്കറിയാം. എന്നിരുന്നാലും, സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് സാധാരണയായി ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കാൻ കഴിയില്ല. ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരാൻ ശ്രമിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ലോഹ ഉപരിതലം പോസിറ്റീവ് ചാർജ് നേടുകയും ഇലക്ട്രോണിനെ തിരികെ ലോഹത്തിലേക്ക് വലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോൺ അയോണുകളുടെ ആകർഷക ശക്തികളാൽ ലോഹ ഉപരിതലത്തിനുള്ളിൽ പിടിക്കപ്പെടുന്നു. തൽഫലമായി, ആകർഷക വലിവ് മറികടക്കാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം ഇലക്ട്രോണിന് ലഭിച്ചാൽ മാത്രമേ അതിന് ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരാൻ കഴിയൂ. ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തെടുക്കാൻ നൽകേണ്ട ഒരു ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്. ഒരു ഇലക്ട്രോണിന് ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുപോകാൻ ആവശ്യമായ ഈ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജത്തെ ലോഹത്തിന്റെ വർക്ക് ഫങ്ഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇത് സാധാരണയായി $\phi_{0}$ കൊണ്ട് സൂചിപ്പിക്കുകയും eV (ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട്) ൽ അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഇലക്ട്രോൺ 1 വോൾട്ട് പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്താൽ ത്വരിതപ്പെടുത്തപ്പെടുമ്പോൾ ലഭിക്കുന്ന ഊർജ്ജമാണ് ഒരു ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട്, അതിനാൽ $1 \mathrm{eV}=1.602 \times 10^{-19} \mathrm{~J}$.

ഈ ഊർജ്ജ യൂണിറ്റ് സാധാരണയായി ആറ്റോമിക, ന്യൂക്ലിയർ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വർക്ക് ഫങ്ഷൻ $\left(\phi_{0}\right)$ ലോഹത്തിന്റെ ഗുണങ്ങളെയും അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്നുള്ള ഇലക്ട്രോൺ ഉത്സർജ്ജനത്തിന് ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം ഇനിപ്പറയുന്ന ഭൗതിക പ്രക്രിയകളിലൊന്നിലൂടെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് നൽകാം:

(i) തെർമിയോണിക് ഉത്സർജ്ജനം: യോജിച്ച രീതിയിൽ ചൂടാക്കുന്നതിലൂടെ, സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ലോഹത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ ആവശ്യമായ താപ ഊർജ്ജം നൽകാം.

(ii) ഫീൽഡ് ഉത്സർജ്ജനം: ഒരു ലോഹത്തിൽ വളരെ ശക്തമായ വൈദ്യുത മണ്ഡലം ($10^{8} \mathrm{~V} \mathrm{~m}^{-1}$ ക്രമത്തിൽ) പ്രയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ഒരു സ്പാർക്ക് പ്ലഗിൽ എന്നപോലെ, ഇലക്ട്രോണുകളെ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തെടുക്കാം.

(iii) ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഉത്സർജ്ജനം: യോജിച്ച ആവൃത്തിയുള്ള പ്രകാശം ഒരു ലോഹ ഉപരിതലത്തെ പ്രകാശിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ ഫോട്ടോ (പ്രകാശം) ഉൽപാദിപ്പിച്ച ഇലക്ട്രോണുകളെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

11.3 ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം

11.3.1 ഹെർട്സിന്റെ നിരീക്ഷണങ്ങൾ

ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഉത്സർജ്ജനത്തിന്റെ പ്രതിഭാസം 1887-ൽ ഹെൻറിച്ച് ഹെർട്സ് (1857-1894) അദ്ദേഹത്തിന്റെ വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ആണ് കണ്ടെത്തിയത്. ഒരു സ്പാർക്ക് ഡിസ്ചാർജ് വഴി വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള അദ്ദേഹത്തിന്റെ പരീക്ഷണാത്മക അന്വേഷണത്തിൽ, ഉത്സർജ്ജക പ്ലേറ്റ് ഒരു ആർക്ക് ലാമ്പിൽ നിന്നുള്ള അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്താൽ പ്രകാശിതമാകുമ്പോൾ ഡിട്ടക്ടർ ലൂപ്പിലുടനീളമുള്ള ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് സ്പാർക്കുകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ടതായി ഹെർട്സ് നിരീക്ഷിച്ചു.

ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ പ്രകാശിക്കുന്ന പ്രകാശം എങ്ങനെയോ സ്വതന്ത്രമായ, ചാർജുള്ള കണങ്ങളുടെ രക്ഷപ്പെടലിനെ സുഗമമാക്കി, അവയെ നമ്മൾ ഇപ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നറിയുന്നു. ഒരു ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ പ്രകാശം വീഴുമ്പോൾ, ഉപരിതലത്തിന്റെ പദാർത്ഥത്തിലെ പോസിറ്റീവ് അയോണുകളുടെ ആകർഷണം മറികടക്കാൻ ഉപരിതലത്തിനടുത്തുള്ള ചില ഇലക്ട്രോണുകൾ പതന വികിരണത്തിൽ നിന്ന് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. പതന പ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം ലഭിച്ച ശേഷം, ഇലക്ട്രോണുകൾ ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ചുറ്റുമുള്ള സ്ഥലത്തേക്ക് രക്ഷപ്പെടുന്നു.

11.3.2 ഹാൾവാക്സിന്റെയും ലെനാർഡിന്റെയും നിരീക്ഷണങ്ങൾ

വിൽഹെം ഹാൾവാക്സും ഫിലിപ്പ് ലെനാർഡും 1886-1902 കാലഘട്ടത്തിൽ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഉത്സർജ്ജനത്തിന്റെ പ്രതിഭാസം വിശദമായി അന്വേഷിച്ചു.

ലെനാർഡ് (1862-1947) നിരീക്ഷിച്ചത്, രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകൾ (ലോഹ പ്ലേറ്റുകൾ) ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു ശൂന്യീകരിച്ച ഗ്ലാസ് ട്യൂബിന്റെ ഉത്സർജ്ജക പ്ലേറ്റിൽ അൾട്ട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങൾ വീഴാൻ അനുവദിക്കുമ്പോൾ, സർക്യൂട്ടിൽ കറന്റ് ഒഴുകുന്നു (ചിത്രം 11.1). അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങൾ നിർത്തിയയുടനെ, കറന്റ് ഒഴുകലും നിർത്തി. ഈ നിരീക്ഷണങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങൾ ഉത്സർജ്ജക പ്ലേറ്റിൽ $\mathrm{C}$ വീഴുമ്പോൾ, അതിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറന്തള്ളപ്പെടുകയും വൈദ്യുത മണ്ഡലത്താൽ പോസിറ്റീവ്, കളക്ടർ പ്ലേറ്റ് A ആകർഷിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നാണ്. ഇലക്ട്രോണുകൾ ശൂന്യീകരിച്ച ഗ്ലാസ് ട്യൂബിലൂടെ ഒഴുകുന്നു, ഇത് കറന്റ് ഒഴുകലിന് കാരണമാകുന്നു. അങ്ങനെ, ഉത്സർജ്ജകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വീഴുന്ന പ്രകാശം ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിൽ കറന്റിന് കാരണമാകുന്നു. ഈ ഫോട്ടോ കറന്റ് കളക്ടർ പ്ലേറ്റ് പൊട്ടൻഷ്യലിനൊപ്പം, പതന പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തിയും തീവ്രതയും എങ്ങനെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടുവെന്ന് ഹാൾവാക്സും ലെനാർഡും പഠിച്ചു.

1888-ൽ, ഹാൾവാക്സ് കൂടുതൽ പഠനം നടത്തുകയും ഒരു നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള സിങ്ക് പ്ലേറ്റ് ഒരു ഇലക്ട്രോസ്കോപ്പുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. സിങ്ക് പ്ലേറ്റ് അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്താൽ പ്രകാശിതമാകുമ്പോൾ അതിന്റെ ചാർജ് നഷ്ടപ്പെട്ടതായി അദ്ദേഹം നിരീക്ഷിച്ചു. കൂടാതെ, ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടാത്ത സിങ്ക് പ്ലേറ്റ് അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്താൽ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ആയി മാറി. പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള സിങ്ക് പ്ലേറ്റിലെ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്താൽ പ്രകാശിതമാകുമ്പോൾ കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ടതായി കണ്ടെത്തി. ഈ നിരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്ന് അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ സിങ്ക് പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് അദ്ദേഹം നിഗമനം ചെയ്തു.

1897-ൽ ഇലക്ട്രോൺ കണ്ടെത്തിയ ശേഷം, പതന പ്രകാശം ഉത്സർജ്ജക പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നുവെന്ന് വ്യക്തമായി. നെഗറ്റീവ് ചാർജ് കാരണം, പുറപ്പെടുവിക്കപ്പെട്ട ഇലക്ട്രോണുകൾ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്താൽ കളക്ടർ പ്ലേറ്റിലേക്ക് തള്ളപ്പെടുന്നു. ഉത്സർജ്ജക പ്ലേറ്റിൽ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശം വീഴുമ്പോൾ, പതന പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തി ഒരു നിശ്ചിത ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ മൂല്യത്തേക്കാൾ കുറവാകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകളൊന്നും പുറപ്പെടുവിക്കപ്പെടുന്നില്ലെന്നും ഹാൾവാക്സും ലെനാർഡും നിരീക്ഷിച്ചു, ഈ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയെ ത്രെഷോൾഡ് ആവൃത്തി എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ആവൃത്തി ഉത്സർജ്ജക പ്ലേറ്റിന്റെ പദാർത്ഥത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

സിങ്ക്, കാഡ്മിയം, മഗ്നീഷ്യം തുടങ്ങിയ ചില ലോഹങ്ങൾ ചെറിയ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്തിന് മാത്രമേ പ്രതികരിക്കുന്നുള്ളൂ, ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോൺ ഉത്സർജ്ജനം ഉണ്ടാകാൻ. എന്നിരുന്നാലും, ലിഥിയം, സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം, സീസിയം, റുബിഡിയം തുടങ്ങിയ ചില ആൽക്കലി ലോഹങ്ങൾ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന് പോലും സംവേദനക്ഷമമായിരുന്നു. ഈ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് പദാർത്ഥങ്ങളെല്ലാം പ്രകാശത്താൽ പ്രകാശിതമാകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾ കണ്ടെത്തിയ ശേഷം, ഈ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിച്ചു. ഈ പ്രതിഭാസത്തെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

11.4 ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പരീക്ഷണാത്മക പഠനം

ചിത്രം 11.1 ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന്റെ പരീക്ഷണാത്മക പഠനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്രമീകരണത്തിന്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ദൃശ്യം ചിത്രീകരിക്കുന്നു. ഇതിൽ ഒരു ശൂന്യീകരിച്ച ഗ്ലാസ്/ക്വാർട്ട്സ് ട്യൂബ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അതിൽ ഒരു നേർത്ത ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് പ്ലേറ്റ് $\mathrm{C}$, മറ്റൊരു ലോഹ പ്ലേറ്റ് A എന്നിവയുണ്ട്. $\mathrm{S}$ ഉറവിടത്തിൽ നിന്നുള്ള മോണോക്രോമാറ്റിക് പ്രകാശം ആവശ്യമായ ചെറിയ തരംഗദൈർഘ്യം $\mathrm{W}$ വിൻഡോയിലൂടെ കടന്നുപോയി ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് പ്ലേറ്റിൽ $\mathrm{C}$ (ഉത്സർജ്ജകം) വീഴുന്നു. ഗ്ലാസ് ട്യൂബിൽ ഒരു സുതാര്യമായ ക്വാർട്ട്സ് വിൻഡോ സീൽ ചെയ്തിരിക്കുന്നു, അത് അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണം അതിലൂടെ കടന്നുപോകാനും ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് പ്ലേറ്റ് $\mathrm{C}$ വികിരണം ചെയ്യാനും അനുവദിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്ലേറ്റ് $\mathrm{C}$ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ബാറ്ററി സൃഷ്ടിച്ച വൈദ്യുത മണ്ഡലത്താ