फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव बनाम फोटोवोल्टिक प्रभाव
जिस तरह से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और फोटोवोल्टिक प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है, उनके बीच अंतर पैदा होता है। इन दो शब्दों में उपसर्ग 'फोटो' से पता चलता है कि ये दोनों प्रक्रियाएं प्रकाश की परस्पर क्रिया के कारण होती हैं। वास्तव में, वे प्रकाश से ऊर्जा के अवशोषण द्वारा इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन को शामिल करते हैं। हालाँकि, वे परिभाषा में भिन्न हैं क्योंकि प्रत्येक मामले में प्रगति के चरण भिन्न होते हैं। दो प्रक्रियाओं के बीच मुख्य अंतर यह है कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में, इलेक्ट्रॉनों को अंतरिक्ष में उत्सर्जित किया जाता है, जबकि फोटोवोल्टिक प्रभाव में, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन सीधे एक नई सामग्री में प्रवेश करते हैं।आइए यहां विस्तार से चर्चा करते हैं।
फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्या है?
यह अल्बर्ट आइंस्टीन थे जिन्होंने इस विचार को 1905 में प्रयोगात्मक डेटा के माध्यम से प्रस्तावित किया था। उन्होंने सभी प्रकार के पदार्थ और विकिरण के लिए तरंग-कण द्वैत के अस्तित्व की पुष्टि करके प्रकाश की कण प्रकृति पर अपने सिद्धांत को भी समझाया। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में अपने प्रयोग में, वह बताते हैं कि जब किसी धातु पर प्रकाश को एक अवधि के लिए छोड़ दिया जाता है, तो धातु के परमाणुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं और सतह से अंतरिक्ष में उत्सर्जित हो सकते हैं। ऐसा होने के लिए, प्रकाश को एक निश्चित थ्रेशोल्ड मान से अधिक ऊर्जा का स्तर ले जाना पड़ता है। इस दहलीज मान को संबंधित धातु का 'कार्य फलन' भी कहा जाता है। और यह न्यूनतम ऊर्जा है जो इलेक्ट्रॉन को उसके खोल से निकालने के लिए आवश्यक है। प्रदान की गई अतिरिक्त ऊर्जा इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगी जिससे वह मुक्त होने के बाद स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सके। हालाँकि, यदि केवल कार्य फलन के बराबर ऊर्जा प्रदान की जाती है, तो उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन धातु की सतह पर बने रहेंगे, गतिज ऊर्जा की कमी के कारण गति करने में असमर्थ होंगे।
प्रकाश के लिए अपनी ऊर्जा को भौतिक मूल के इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित करने के लिए, ऐसा माना जाता है कि प्रकाश की ऊर्जा वास्तव में एक लहर की तरह निरंतर नहीं है, बल्कि अलग ऊर्जा पैकेट में आती है जिसे जाना जाता है 'क्वांटा।' इसलिए, प्रकाश के लिए प्रत्येक ऊर्जा क्वांटा को अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित करना संभव है, जिससे वे अपने खोल से बाहर निकल जाते हैं। इसके अलावा, जब धातु को एक वैक्यूम ट्यूब में कैथोड के रूप में एक बाहरी सर्किट के साथ विपरीत दिशा में प्राप्त एनोड के साथ तय किया जाता है, तो कैथोड से निकाले गए इलेक्ट्रॉनों को एनोड द्वारा आकर्षित किया जाएगा, जो एक सकारात्मक वोल्टेज पर बनाए रखा जाता है और, इसलिए, सर्किट को पूरा करते हुए, वैक्यूम के भीतर एक करंट प्रसारित किया जा रहा है।यह अल्बर्ट आइंस्टीन के निष्कर्षों का आधार था जिसने उन्हें 1921 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार दिलाया।
फोटोवोल्टिक प्रभाव क्या है?
इस घटना को पहली बार 1839 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ए.ई. बेकरेल द्वारा देखा गया था, जब उन्होंने प्लैटिनम और सोने की दो प्लेटों के बीच एक करंट उत्पन्न करने की कोशिश की, जो एक घोल में डूबा हुआ था और जो प्रकाश के संपर्क में था। यहां क्या होता है कि, धातु के वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉन प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और उत्तेजना पर चालन बैंड में कूद जाते हैं और इस प्रकार गति के लिए स्वतंत्र हो जाते हैं। इन उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को तब एक अंतर्निर्मित जंक्शन क्षमता (गैल्वानी पोटेंशियल) द्वारा त्वरित किया जाता है ताकि वे फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के मामले में वैक्यूम स्पेस को पार करने के विपरीत सीधे एक सामग्री से दूसरी सामग्री को पार कर सकें, जो कि अधिक कठिन है। इस अवधारणा पर सौर सेल काम करते हैं।
फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और फोटोवोल्टिक प्रभाव में क्या अंतर है?
• फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में, इलेक्ट्रॉनों को निर्वात स्थान में उत्सर्जित किया जाता है, जबकि फोटोवोल्टिक प्रभाव में, इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन पर सीधे दूसरी सामग्री में प्रवेश करते हैं।
• दो धातुओं के बीच फोटोवोल्टिक प्रभाव देखा जाता है जो एक समाधान में एक दूसरे के साथ संयोजन में होते हैं लेकिन कैथोड रे ट्यूब में एक कैथोड और एक बाहरी सर्किट के माध्यम से जुड़े एनोड की भागीदारी के साथ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव होता है।
• फोटोवोल्टिक प्रभाव की तुलना में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना अधिक कठिन होती है।
• उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से उत्पन्न धारा में एक बड़ी भूमिका निभाती है जबकि फोटोवोल्टिक प्रभाव के मामले में यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है।
• फोटोवोल्टिक प्रभाव के माध्यम से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के विपरीत एक जंक्शन क्षमता के माध्यम से धक्का दिया जाता है जहां कोई जंक्शन क्षमता शामिल नहीं होती है।
