11.1 முன்னுரை

மின்காந்தவியலின் மேக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகள் மற்றும் 1887 இல் ஹெர்ட்ஸ் செய்த மின்காந்த அலைகளை உருவாக்குதல் மற்றும் கண்டறிதல் சோதனைகள், ஒளியின் அலைத் தன்மையை வலுவாக நிறுவின. 19 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில், அதே காலகட்டத்தில், குறைந்த அழுத்தத்தில் உள்ள வாயுக்கள் வழியாக மின்சாரத்தின் கடத்தல் (மின்னிறக்கம்) குறித்த சோதனை ஆய்வுகள் பல வரலாற்று சாதனைகளுக்கு வழிவகுத்தன. 1895 இல் ரோன்ட்ஜன் கண்டுபிடித்த எக்ஸ்-கதிர்கள் மற்றும் 1897 இல் ஜே. ஜே. தாம்சன் கண்டுபிடித்த எலக்ட்ரான் ஆகியவை அணு அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வதில் முக்கிய மைல்கற்களாக இருந்தன. வெளியேற்றக் குழாயில் உள்ள வாயுவிற்கு மின்புலத்தைப் பயன்படுத்தும் போது, $0.001 \mathrm{~mm}$ பாதரச நிரல் அளவு போதுமான குறைந்த அழுத்தத்தில், இரண்டு மின்முனைகளுக்கு இடையே ஒரு வெளியேற்றம் நடைபெறுவது கண்டறியப்பட்டது. எதிர்மின்முனைக்கு எதிரே உள்ள கண்ணாடியில் ஒரு புளூரசன்ட் பிரகாசம் தோன்றியது. கண்ணாடியின் பிரகாசத்தின் நிறம் கண்ணாடியின் வகையைப் பொறுத்தது, சோடா கண்ணாடிக்கு அது மஞ்சள்-பச்சை நிறத்தில் இருந்தது. இந்த புளூரசன்ஸின் காரணம், எதிர்மின்முனையில் இருந்து வருவதாகத் தோன்றிய கதிர்வீச்சுக்கு காரணமாக இருந்தது. இந்த எதிர்மின்முனைக் கதிர்கள் 1870 இல் வில்லியம் குரூக்ஸால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன, பின்னர் 1879 இல், இந்தக் கதிர்கள் வேகமாக நகரும் எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்களின் ஓட்டங்களைக் கொண்டிருப்பதாக அவர் கருத்துத் தெரிவித்தார். பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் ஜே. ஜே. தாம்சன் (1856-1940) இந்த கருதுகோளை உறுதிப்படுத்தினார். வெளியேற்றக் குழாயில் பரஸ்பர செங்குத்தான மின்புலம் மற்றும் காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தி, எதிர்மின்முனைக் கதிர் துகள்களின் வேகம் மற்றும் குறிப்பிட்ட மின்னூட்டம் [மின்னூட்டத்திற்கு நிறை விகிதம் $(\mathrm{e} / \mathrm{m})$ ] ஆகியவற்றை சோதனை மூலம் முதன்முதலில் தீர்மானித்தவர் ஜே. ஜே. தாம்சன் ஆவார். அவை ஒளியின் வேகத்தின் சுமார் 0.1 முதல் 0.2 மடங்கு வேகத்தில் பயணிப்பது கண்டறியப்பட்டது $\left(3 \times 10^{8} \mathrm{~m} / \mathrm{s}\right)$. தற்போது ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட $e / \mathrm{m}$ இன் மதிப்பு $1.76 \times 10^{11} \mathrm{C} / \mathrm{kg}$ ஆகும். மேலும், $e / \mathrm{m}$ இன் மதிப்பு எதிர்மின்முனையாக (வெளியேற்றி) பயன்படுத்தப்படும் பொருள்/உலோகத்தின் தன்மை அல்லது வெளியேற்றக் குழாயில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட வாயுவைச் சார்ந்து இருக்காது என்பது கண்டறியப்பட்டது. இந்த அவதானிப்பு எதிர்மின்முனைக் கதிர் துகள்களின் உலகளாவிய தன்மையைக் குறித்தது.

அதே சமயத்தில், 1887 இல், சில உலோகங்கள் புற ஊதா ஒளியால் கதிர்வீச்சு செய்யப்படும் போது, குறைந்த வேகம் கொண்ட எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்களை வெளியேற்றுவது கண்டறியப்பட்டது. மேலும், சில உலோகங்கள் அதிக வெப்பநிலைக்கு சூடாக்கப்படும் போது எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்களை வெளியேற்றுவது கண்டறியப்பட்டது. இந்த துகள்களின் $e / m$ இன் மதிப்பு எதிர்மின்முனைக் கதிர் துகள்களின் மதிப்புக்கு சமமாக இருப்பது கண்டறியப்பட்டது. இந்த அவதானிப்புகள் இவை அனைத்தும் வெவ்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் உற்பத்தி செய்யப்பட்டாலும், இயல்பில் ஒரே மாதிரியானவை என்பதை நிறுவின. ஜே. ஜே. தாம்சன், 1897 இல், இந்த துகள்களை எலக்ட்ரான்கள் என்று பெயரிட்டு, அவை பொருளின் அடிப்படை, உலகளாவிய கூறுகள் என்று கருத்துத் தெரிவித்தார். வாயுக்கள் மூலம் மின்சார கடத்துதல் குறித்த அவரது கோட்பாட்டு மற்றும் சோதனை ஆய்வுகள் மூலம் எலக்ட்ரானைக் கண்டுபிடித்ததற்காக, அவருக்கு 1906 இல் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. 1913 இல், அமெரிக்க இயற்பியலாளர் ஆர். ஏ. மில்லிகன் (1868-1953) ஒரு எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டத்தின் துல்லியமான அளவீட்டிற்காக முன்னோடி எண்ணெய்த்துளி சோதனையை மேற்கொண்டார். ஒரு எண்ணெய்த்துளியின் மின்னூட்டம் எப்போதும் ஒரு அடிப்படை மின்னூட்டத்தின் முழு எண் மடங்கு, $1.602 \times 10^{-19} \mathrm{C}$ ஆகும் என்பதை அவர் கண்டறிந்தார். மில்லிகனின் சோதனை மின்னூட்டம் குவாண்டமாக்கப்பட்டது என்பதை நிறுவியது. மின்னூட்டம் $(e)$ மற்றும் குறிப்பிட்ட மின்னூட்டம் $(e / m)$ ஆகியவற்றின் மதிப்புகளிலிருந்து, எலக்ட்ரானின் நிறை $(m)$ தீர்மானிக்கப்படலாம்.

11.2 எலக்ட்ரான் உமிழ்வு

உலோகங்களில் கட்டற்ற எலக்ட்ரான்கள் (எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள்) உள்ளன, அவை அவற்றின் கடத்துத்திறனுக்குக் காரணம் என்பது நமக்குத் தெரியும். இருப்பினும், கட்டற்ற எலக்ட்ரான்கள் பொதுவாக உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து வெளியேற முடியாது. ஒரு எலக்ட்ரான் உலோகத்திலிருந்து வெளியே வர முயற்சித்தால், உலோக மேற்பரப்பு நேர்மின்னூட்டம் பெற்று எலக்ட்ரானை மீண்டும் உலோகத்திற்கு இழுக்கிறது. இவ்வாறு கட்டற்ற எலக்ட்ரான் அயனிகளின் கவர்ச்சி விசைகளால் உலோக மேற்பரப்பின் உள்ளே பிடிக்கப்பட்டிருக்கும். இதன் விளைவாக, எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி இழுப்பைக் கடக்க போதுமான ஆற்றலைப் பெற்றிருந்தால் மட்டுமே உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து வெளியே வர முடியும். ஒரு எலக்ட்ரானை உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து வெளியே இழுக்க கொடுக்கப்பட வேண்டிய குறைந்தபட்ச ஆற்றல் உள்ளது. உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து தப்பிக்க ஒரு எலக்ட்ரானுக்குத் தேவையான இந்த குறைந்தபட்ச ஆற்றல் உலோகத்தின் வேலைச்சார்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது பொதுவாக $\phi_{0}$ ஆல் குறிக்கப்படுகிறது மற்றும் eV (எலக்ட்ரான் வோல்ட்) இல் அளவிடப்படுகிறது. ஒரு எலக்ட்ரான் 1 வோல்ட் மின்னழுத்த வேறுபாட்டால் முடுக்கிவிடப்படும் போது பெறும் ஆற்றல் ஒரு எலக்ட்ரான் வோல்ட் ஆகும், அதனால் $1 \mathrm{eV}=1.602 \times 10^{-19} \mathrm{~J}$.

ஆற்றலின் இந்த அலகு பொதுவாக அணு மற்றும் அணுக்கரு இயற்பியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வேலைச்சார்பு $\left(\phi_{0}\right)$ உலோகத்தின் பண்புகள் மற்றும் அதன் மேற்பரப்பின் தன்மையைப் பொறுத்தது.

உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து எலக்ட்ரான் உமிழ்வுக்குத் தேவையான குறைந்தபட்ச ஆற்றலை கட்டற்ற எலக்ட்ரான்களுக்கு பின்வரும் எந்தவொரு இயற்பியல் செயல்முறைகள் மூலமும் வழங்கலாம்:

(i) வெப்ப அயனி உமிழ்வு: பொருத்தமாக சூடாக்குவதன் மூலம், கட்டற்ற எலக்ட்ரான்களுக்கு போதுமான வெப்ப ஆற்றலைக் கொடுக்கலாம், இதனால் அவை உலோகத்திலிருந்து வெளியே வர முடியும்.

(ii) புல உமிழ்வு: ஒரு உலோகத்திற்கு மிகவும் வலுவான மின்புலத்தை ($10^{8} \mathrm{~V} \mathrm{~m}^{-1}$ வரிசையின்) பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஒரு தீப்பொறி பிளக்கில் உள்ளதைப் போல, எலக்ட்ரான்களை உலோகத்திலிருந்து இழுக்க முடியும்.

(iii) ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வு: பொருத்தமான அதிர்வெண்ணின் ஒளி ஒரு உலோக மேற்பரப்பை ஒளிர்விக்கும் போது, எலக்ட்ரான்கள் உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து வெளியேற்றப்படுகின்றன. இந்த ஒளி (ஒளி) உருவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் ஒளிமின்னணுக்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

11.3 ஒளிமின்னழுத்த விளைவு

11.3.1 ஹெர்ட்ஸின் அவதானிப்புகள்

ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வின் நிகழ்வு 1887 இல் ஹெய்ன்ரிச் ஹெர்ட்ஸ் (1857-1894) அவர்களால், அவரது மின்காந்த அலை சோதனைகளின் போது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. ஒரு தீப்பொறி வெளியேற்றம் மூலம் மின்காந்த அலைகளை உருவாக்குவது குறித்த அவரது சோதனை ஆய்வில், உமிழி தட்டு ஒரு வில் விளக்கிலிருந்து புற ஊதா ஒளியால் ஒளிர்விக்கப்படும் போது, கண்டறிதல் வளையத்தில் உயர் மின்னழுத்த தீப்பொறிகள் மேம்படுத்தப்பட்டதை ஹெர்ட்ஸ் கவனித்தார்.

உலோக மேற்பரப்பில் ஒளி பிரகாசிப்பது எப்படியோ கட்டற்ற, மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்களின் தப்பிக்கும் திறனை எளிதாக்கியது, அவை இப்போது எலக்ட்ரான்கள் என்று நமக்குத் தெரியும். ஒளி ஒரு உலோக மேற்பரப்பில் விழும் போது, மேற்பரப்பின் பொருளில் உள்ள நேர்மின் அயனிகளின் கவர்ச்சியைக் கடக்க போதுமான ஆற்றலை படுகதிர்வீச்சிலிருந்து சில எலக்ட்ரான்கள் உறிஞ்சுகின்றன. படுகதிர்வீச்சிலிருந்து போதுமான ஆற்றலைப் பெற்ற பிறகு, எலக்ட்ரான்கள் உலோகத்தின் மேற்பரப்பிலிருந்து சுற்றியுள்ள இடத்திற்கு தப்பிக்கின்றன.

11.3.2 ஹால்வாக்ஸ் மற்றும் லெனார்டின் அவதானிப்புகள்

வில்ஹெல்ம் ஹால்வாக்ஸ் மற்றும் பிலிப் லெனார்ட் 1886-1902 காலகட்டத்தில் ஒளிமின்னழுத்த உமிழ்வின் நிகழ்வை விரிவாக ஆராய்ந்தனர்.

லெனார்ட் (1862-1947) புற ஊதா கதிர்வீச்சுகள் இரண்டு மின்முனைகள் (உலோகத் தகடுகள்) உள்ளடக்கிய வெற்றிட கண்ணாடிக் குழாயின் உமிழி தட்டில் விழ அனுமதிக்கப்படும் போது, சுற்றுவட்டத்தில் மின்னோட்டம் பாய்கிறது (படம் 11.1) என்பதைக் கவனித்தார். புற ஊதா கதிர்வீச்சுகள் நிறுத்தப்பட்டவுடன், மின்னோட்டப் பாய்வும் நின்றது. இந்த அவதானிப்புகள் புற ஊதா கதிர்வீச்சுகள் உமிழி தட்டு $\mathrm{C}$ இல் விழும் போது, அதிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியேற்றப்படுகின்றன, அவை மின்புலத்தால் நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற, சேகரிப்பான் தட்டு A க்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன என்பதைக் குறிக்கின்றன. எலக்ட்ரான்கள் வெற்றிட கண்ணாடிக் குழாய் வழியாக பாய்கின்றன, இதன் விளைவாக மின்னோட்டம் பாய்கிறது. இவ்வாறு, உமிழியின் மேற்பரப்பில் ஒளி விழுவது வெளிப்புற சுற்றுவட்டத்தில் மின்னோட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது. ஹால்வாக்ஸ் மற்றும் லெனார்ட் இந்த ஒளிமின்னோட்டம் சேகரிப்பான் தட்டு மின்னழுத்தம், மற்றும் படுகதிர்வீச்சின் அதிர்வெண் மற்றும் செறிவு ஆகியவற்றுடன் எவ்வாறு மாறுபடுகிறது என்பதைப் படித்தனர்.

ஹால்வாக்ஸ், 1888 இல், மேலும் ஆய்வை மேற்கொண்டு, எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துத்தநாகத் தட்டை ஒரு மின்நோமிக்குடன் இணைத்தார். துத்தநாகத் தட்டு புற ஊதா ஒளியால் ஒளிர்விக்கப்படும் போது அதன் மின்னூட்டத்தை இழந்தது என்பதை அவர் கவனித்தார். மேலும், மின்னூட்டம் பெறாத துத்தநாகத் தட்டு புற ஊதா ஒளியால் கதிர்வீச்சு செய்யப்படும் போது நேர்மின்னூட்டம் பெற்றது. நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற துத்தநாகத் தட்டில் நேர்மின்னூட்டம் புற ஊதா ஒளியால் ஒளிர்விக்கப்படும் போது மேலும் அதிகரித்தது கண்டறியப்பட்டது. இந்த அவதானிப்புகளிலிருந்து, புற ஊதா ஒளியின் செயல்பாட்டின் கீழ் துத்தநாகத் தட்டிலிருந்து எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள் வெளியேற்றப்பட்டன என்று அவர் முடிவு செய்தார்.

1897 இல் எலக்ட்ரான் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பிறகு, படுகதிர்வீச்சு உமிழி தட்டிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியேற்றப்படுவதற்கு காரணமாகிறது என்பது தெளிவாகியது. எதிர்மின்னூட்டம் காரணமாக, வெளியேற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் மின்புலத்தால் சேகரிப்பான் தட்டை நோக்கித் தள்ளப்படுகின்றன. புற ஊதா ஒளி உமிழி தட்டில் விழும் போது, படுகதிர்வீச்சின் அதிர்வெண் ஒரு குறிப்பிட்ட குறைந்தபட்ச மதிப்பை விட குறைவாக இருக்கும் போது, எலக்ட்ரான்கள் எதுவும் வெளியேற்றப்படவில்லை என்பதையும் ஹால்வாக்ஸ் மற்றும் லெனார்ட் கவனித்தனர், இது தொடக்க அதிர்வெண் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த குறைந்தபட்ச அதிர்வெண் உமிழி தட்டின் பொருளின் தன்மையைப் பொறுத்தது.

துத்தநாகம், காட்மியம், மெக்னீசியம் போன்ற சில உலோகங்கள் குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட புற ஊதா ஒளிக்கு மட்டுமே பதிலளிக்கின்றன, இது மேற்பரப்பிலிருந்து எலக்ட்ரான் உமிழ்வை ஏற்படுத்துகிறது. இருப்பினும், லித்தியம், சோடியம், பொட்டாசியம், சீசியம் மற்றும் ருபிடியம் போன்ற சில கார உலோகங்கள் காணக்கூடிய ஒளிக்கு கூட உணர்திறன் கொண்டவை. இந்த ஒளி உணர்திறன் பொருட்கள் அனைத்தும் ஒளியால் ஒளிர்விக்கப்படும் போது எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றுகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பிறகு, இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஒளிமின்னணுக்கள் என்று அழைக்கப்பட்டன. இந்த நிகழ்வு ஒளிமின்னழுத்த விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

11.4 ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் சோதனை ஆய்வு

படம் 11.1 ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் சோதனை ஆய்வுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் அமைப்பின் திட்டவட்டமான காட்சியைக் காட்டுகிறது. இது ஒரு மெல்லிய ஒளி உணர்திறன் தட்டு $\mathrm{C}$ மற்றும் மற்றொரு உலோகத் தட்டு A கொண்ட வெற்றிட கண்ணாடி/குவார்ட்ஸ் குழாயைக் கொண்டுள்ளது. மூலத்திலிருந்து $\mathrm{S}$ ஒற்றைநிற ஒளி போதுமான குறுகிய அலைநீளத்துடன் சாளரத்தின் வழியாக $\mathrm{W}$ சென்று ஒளி உணர்திறன் தட்டு $\mathrm{C}$ (உமிழி) மீது விழுகிறது. ஒரு வெளிப்படையான குவார்ட்ஸ் சாளரம் கண்ணாடிக் குழாயில் முத்திரையிடப்பட்டுள்ளது, இது புற ஊதா கதிர்வீச்சை அதன் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கிறது மற்றும் ஒளி உணர்திறன் தட்டு $\mathrm{C}$ ஐ கதிர்வீச்சு செய்கிறது. எலக்ட்ரான்கள் தட்டு $\mathrm{C}$ ஆல் வெளியேற்றப்படுகின்றன மற்றும் பேட்டரியால் உருவாக்கப்பட்ட மின்புலத்தால் தட்டு A (சேகரிப்பான்) மூலம் சேகரிக்கப்படுகின்றன. பேட்டரி தட்டுகள் $\mathrm{C}$ மற்றும் $\mathrm{A}$ இடையே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாட்டை பராமரிக்கிறது, அதை மாற்றலாம். தட்டுகள் $\mathrm{C}$ மற்றும் $\mathrm{A}$ இன் முனைமை ஒரு மாற்றியின் மூலம் தலைகீழாக மாற்றப்படலாம். இவ்வாறு, தட்டு $\mathrm{A}$ உமிழி C உடன் தொடர்புடைய விரும்பிய நேர்மின்னழுத்தம் அல்லது எதிர்மின்னழுத்தத்தில் பராமரிக்கப்படலாம். சேகரிப்பான் தட்டு $\mathrm{A}$ உமிழி தட்டு $\mathrm{C}$ ஐ விட நேர்மின்னழுத்தத்தில் இருக்கும் போது, எலக்ட்ரான்கள் அதை நோக்கி ஈர்க்கப்படுகின்றன. எலக்ட்ரான்களின் உமிழ்வு சுற்றுவட்டத்தில் மின்சார ஓட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது. உமிழி மற்றும் சேகரிப்பான் தட்டுகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு ஒரு வோல்ட்மீட்டர் (V) மூலம் அளவிடப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் சுற்றுவட்டத்தில் பாயும் ஒளிமின்னோட்டம் ஒரு மைக்ரோஅம்மீட்டர் $(\mu \mathrm{A})$ மூலம் அளவிடப்படுகிறது. சேகரிப்பான் தட்டு A இன் மின்னழுத்தத்தை உமிழி தட்டு $\mathrm{C}$ உடன் தொடர்புடையதாக மாற்றுவதன் மூலம் ஒளிமின்னோட்டத்தை அதிகரிக்கலாம் அல்லது குறைக்கலாம். படுகதிர்வீச்சின் செறிவு மற்றும் அதிர்வெண்ணை மாற்றலாம், உமிழி $\mathrm{C}$ மற்றும் சேகரிப்பான் $\mathrm{A}$ இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு $V$ ஐ மாற்றலாம்.

படம் 11.1 ஒளிமின்னழுத்த விளைவைப் படிப்பதற்கான சோதனை அமைப்பு.

ஒளிமின்னோட்டத்தின் மாறுபாட்டை (a) கதிர்வீச்சின் செறிவு, (b) படுகதிர்வீச்சின் அதிர்வெண், (c) தட்டுகள் $\mathrm{A}$ மற்றும் $\mathrm{C}$ இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, மற்றும் (d) தட்டு C இன் பொருளின் தன்மை ஆகியவற்றுடன் படிப்பதற்கு படம் 11.1 இன் சோதனை அமைப்பை நாம் பயன்படுத்தலாம். உமிழி $\mathrm{C}$ மீது விழும் ஒளியின் பாதையில் பொருத்தமான வண்ண வடிப்பான் அல்லது வண்ண கண்ணாடியை வைப்பதன் மூலம் வெவ்வேறு அதிர்வெண்களின் ஒளியைப் பயன்படுத்தலாம். ஒளி மூலத்தின் தூரத்தை உமிழியிலிருந்து மாற்றுவதன் மூலம் ஒளியின் செறிவு மாறுபடும்.

11.4.1 ஒளியின் செறிவு ஒளிமின்னோட்டத்தின் மீது விளைவு

சேகரிப்பான் A உமிழி $\mathrm{C}$ உடன் தொடர்புடைய நேர்மின்னழுத்தத்தில் பராமரிக்கப்படுகிறது, இதனால் $\mathrm{C}$ இலிருந்து வெளியேற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் சேகரிப்பான் A க்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன. படுகதிர்வீச்சின் அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்தத்தை நிலையாக வைத்திருக்க, ஒளியின் செறிவு மாறுபடும் மற்றும் விளைவாக வரும் ஒளிமின்னோட்டம் ஒவ்வொரு முறையும் அளவிடப்படுகிறது. ஒளிமின்னோட்டம் படம் 11.2 இல் வரைபடமாகக் காட்டப்பட்டுள்ளபடி படுகதிர்வீச்சின் செறிவுடன் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது என்பது கண்டறியப்பட்டது. ஒளிமின்னோட்டம் ஒரு வினாடிக்கு வெளியேற்றப்படும் ஒளிமின்னணுக்களின் எண்ணிக்கைக்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது. இது ஒரு வினாடிக்கு வெளியேற்றப்படும் ஒளிமின்னணுக்களின் எண்ணிக்கை படுகதிர்வீச்சின் செறிவுக்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.

படம் 11.2 ஒளியின் செறிவுடன் ஒளிமின்னோட்டத்தின் மாறுபாடு.

11.4.2 மின்னழுத்தம் ஒளிமின்னோட்டத்தின் மீது விளைவு

முதலில் தட்டு A ஐ தட்டு $\mathrm{C}$ உடன் தொடர்புடைய சில நேர்மின்னழுத்தத்தில் வைத்திருக்கிறோம் மற்றும் தட்டு $\mathrm{C}$ ஐ நிலையான அதிர்வெண் $v$ மற்றும் நிலையான செறிவு $I_{1}$ கொண்ட ஒளியால் ஒளிர்விக்கிறோம். அடுத்து தட்டு A இன் நேர்மின்னழுத்தத்தை படிப்படியாக மாற்றி, விளைவாக வரும் ஒளிமின்னோட்டத்தை ஒவ்வொரு முறையும் அளவிடுகிறோம். ஒளிமின்னோட்டம் நேர்மின்னழுத்தம் (முடுக்கி) அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கிறது என்பது கண்டறியப்பட்டது. ஒரு கட்டத்தில், தட்டு A இன் ஒரு குறிப்பிட்ட நேர்மின்னழுத்தத்திற்கு, வெளியேற்றப்பட்ட அனைத்து எலக்ட்ரான்களும் தட்டு $\mathrm{A}$ ஆல் சேகரிக்கப்படுகின்றன மற்றும் ஒளிமின்னோட்டம் அதிகபட்சமாக அல்லது நிறைவுறுகிறது. தட்டு A இன் முடுக்கும் மின்னழுத்தத்தை மேலும் அதிகரித்தால், ஒளிமின்னோட்டம் அதிகரிக்காது. ஒளிமின்னோட்டத்தின் இந்த அதிகபட்ச மதிப்பு நிறைவு மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. உமிழி தட்டு $\mathrm{C}$ ஆல் வெளியேற்றப்பட்ட அனைத்து ஒளிமின்னணுக்களும் சேகரிப்பான் தட்டு $\mathrm{A}$ ஐ அடையும் போது நிறைவு மின்னோட்டம் ஏற்படுகிறது.

படம் 11.3 படுகதிர்வீச்சின் வெவ்வேறு செறிவுகளுக்கு சேகரிப்பான் தட்டு மின்னழுத்தத்துடன் ஒளிமின்னோட்டத்தின் மாறுபாடு.

இப்போது தட்டு $A$ க்கு தட்டு $\mathrm{C}$ உடன் தொடர்புடைய எதிர்மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி அதை படிப்படியாக அதிகரித்து எதிர்மின்னழுத்தமாக மாற்றுகிறோம். முனைமை தலைகீழாக மாற்றப்படும் போது, எலக்ட்ரான்கள் விரட்டப்படுகின்றன மற்றும் போதுமான ஆற்றல் கொண்ட எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே சேகரிப்பான் $\mathrm{A}$ ஐ அடைய முடியும். தட்டு A இல் ஒரு குறிப்பிட்ட கூர்மையாக வரையறுக்கப்பட்ட, முக்கியமான எதிர்மின்னழுத்த மதிப்பு $V_{0}$ இல் பூஜ்ஜியமாகக் குறையும் வரை ஒளிமின்னோட்டம் விரைவாகக் குறைகிறது என்பது கண்டறியப்பட்டது. படுகதிர்வீச்சின் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணுக்கு, ஒளிமின்னோட்டம் நிற்கும் அல்லது பூஜ்ஜியமாகும் தட்டு A க்கு கொடுக்கப்பட்ட குறைந்தபட்ச எதிர்மின்னழுத்தம் (தடுப்பு) $V_{O}$ வெட்டு அல்லது நிறுத்தும் மின்னழுத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒளிமின்னணுக்களின் அடிப்படையில் அவதானிப்பின் விளக்கம் நேரடியானது. உலோகத்திலிருந்து வெளியேற்றப்பட்ட அனைத்து ஒளிமின்னணுக்களும் ஒரே ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கவில்லை. நிறுத்தும் மின்னழுத்தம் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல் $\left(K_{\max }\right)$ கொண்ட மிகவும் ஆற்றல் வாய்ந்த ஒளிமின்னணுக்களைக் கூட விரட்டுவதற்கு போதுமானதாக இருக்கும் போது ஒளிமின்னோட்டம் பூஜ்ஜியமாகும், அதனால்

$$ \begin{equation*} K_{\max }=e V_{0} \tag{11.1} \end{equation*} $$

இப்போது இந்த சோதனையை அதே அதிர்வெண்ணின் படுகதிர்வீச்சுடன் ஆனால் அதிக செறிவு $I_{2}$ மற்றும் $I_{3}\left(I_{3}>I_{2}>I_{1}\right)$ உடன் மீண்டும் செய்யலாம். நிறைவு மின்னோட்டங்கள் இப்போது அதிக மதிப்புகளில் உள்ளன என்பதை நாங்கள் கவனிக்கிறோம். இது ஒரு வினாடிக்கு அதிக எலக்ட்ரான்கள் வெளியேற்றப்படுகின்றன, படுகதிர்வீச்சின் செறிவுக்கு விகிதாசாரமாகும் என்பதைக் காட்டுகிறது. ஆனால் நிறுத்தும் மின்னழுத்தம் செறிவு $I_{1}$ இன் படுகதிர்வீச்சுக்கு அதே மதிப்பில் உள்ளது, படம் 11.3 இல் வரைபடமாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. இவ்வாறு, படுகதிர்வீச்சின் கொடுக்கப்பட்ட அதிர்வெண்ணுக்கு, நிறுத்த