Είναι το φαινόμενο της εκπομπής ηλεκτρονίων από την επιφάνεια (συνήθως μεταλλική ή ημιαγώγιμη ) ενός υλικού, όταν προσπέσει σε αυτήν φως (συνήθως υπεριώδης ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία).
Α. Πειραματική Διάταξη
Μονοχρωματικό φως εισέρχεται στον αερόκενο κύλινδρο (σχήμα 1), προσπίπτει στην κάθοδο C (π.χ. μεταλλική από Κ, Να ή Cs) και το γαλβανόμετρο G, μπορεί να μετρήσει κάποιο ηλεκτρικό ρεύμα έντασης Ιe, αν από την κάθοδο εξέλθουν ηλεκτρόνια και φτάσουν στην άνοδο Α.
Μεταξύ ανόδου – καθόδου δημιουργούμε ηλεκτρικό πεδίο, την ένταση του οποίου μπορούμε να μεταβάλλουμε με τη βοήθεια του διαιρέτη τάσης, αλλάζοντας την τάση VAC. Η πηγή με ΗΕΔ Ε, μπορεί να αλλάζει και πολικότητα.
και απο εμένα ένα μεγαλο μπραβο Ανδρέα για την μεγάλη σου δημιουργικότητα μες το καλοκαίρι που αποτέλεσμα έχει να προσφέρεις τόσο χρήσιμες και όμορφες αναρτήσεις
Καλημέρα σε όλους,
Ανδρέα προσθέτω και τα δικά μου συγχαρητήρια για την πολύ εμπεριστατωμένη εργασία σου.
Να συμπληρώσω μερικές σκέψεις σχετικά με την προέλευση των φωτοηλεκτρονίων.
Γνωρίζουμε ότι μόνο ένα δέσμιο ηλεκτρόνιο μπορεί να απορροφήσει πλήρως ένα φωτόνιο. Αν το ηλεκτρόνιο είναι ελεύθερο, τότε θα πρέπει να διατηρηθεί η ορμή, οπότε θα έχουμε μερική απορρόφηση ενέργειας και δευτερογενή εκπομπή φωτονίου (Compton).
Από την άλλη, μιλάμε για τα “ελεύθερα” ηλεκτρόνια των μετάλλων, οπότε δημιουργείται η απορία πώς ένα τέτοιο ηλεκτρόνιο απορροφάει πλήρως το φωτόνιο;
Έδωσες ήδη την απάντηση Ανδρέα, μιλώντας για “ζώνη αγωγιμότητας”!
Ας το εξηγήσουμε αυτό λίγο πιο αναλυτικά:
Τα “ελεύθερα” ηλεκτρόνια των μετάλλων δεν είναι κυριολεκτικά ελεύθερα, αλλά δέσμια για δύο λόγους:
α) Μπορεί να έχουν εγκαταλείψει τη βασική ενεργειακή στάθμη του ατόμου που αρχικά ανήκαν, αλλά κυκλοφορούν ανάμεσα σε άλλα άτομα, βρίσκονται δηλαδή πάντα σε μια ζώνη διηγερμένων ενεργειακών σταθμών των γειτονικών ατόμων.
Ακόμη κι αν η ενέργεια τέτοιων σταθμών είναι πολύ μικρή, επιπλέον,
β) η απομάκρυνσή τους από τον αγωγό απαιτεί επιπλέον ενέργεια – δεν μπορούν να διαφύγουν μόνα τους από αυτόν. Αυτή κυρίως η ενέργεια καθορίζει και το έργο εξαγωγής φ.
Πρόκειται λοιπόν για δέσμια ηλεκτρόνια, που θα εγκαταλείψουν το μέταλλο μετά από πλήρη απορρόφηση του φωτονίου.
Δημιουργείται όμως τότε η επόμενη απορία:
Αφού η αρχική κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων είναι πρακτικά μηδέν, τότε γιατί αν προσπέσει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας f δεν αποκτούν όλα την ίδια ταχύτητα φεύγοντας από το μέταλλο; Γιατί μιλάμε για “μέγιστη κινητική ενέργεια εξόδου Κmax”; Δεν θα πρέπει να ισχύει για όλα Κ = hf – φ ;
Η απάντηση εδώ είναι νομίζω η εξής:
Μετά την απορρόφηση του φωτονίου, και μέχρι να εγκαταλείψει το μέταλλο, το φωτοηλεκτρόνιο είναι πιθανό να αλληλεπιδράσει μέ άλλα ηλεκτρόνια ή άτομα, χάνοντας έτσι ένα μέρος από την αρχική του Κ, που υπολογίσαμε από τη φωτοηλεκτρική εξίσωση. Επομένως η τιμή αυτή είναι η μέγιστη δυνατή.
Καλημέρα Διονύση.
Πολύ διαφωτιστικές οι παρατηρήσεις σου!
Καλημέρα συνάδελφοι. Σας ευχαριστώ.
Χαράλαμπε μας έδωσες εξαιρετικές πληροφορίες.
Για την αιωρούμενη φεγγαρόσκονη βρήκα και από τη ΝΑSA
Τα φωτόνια του Ηλιακού άνεμου είναι υπεύθυνα για αυτό το εκπληκτικό θέαμα.
Η πλήρης ιστοσελίδα
NASA Just Explained Why Moon Dust Is ‘Levitating’ Above The Lunar Surface (sciencealert.com)
περιέχει και φωτογραφία από πείραμα επιβεβαίωσης που έγινε στα εργαστήρια της ΝΑSA
Μανόλη χαίρομαι που σου αρέσει. Αν σκεφτούμε πόσα χρόνια έχουν περάσει για να γίνει κάποια σημαντική αλλαγή στην ύλη, αξίζει να αφιερώσουμε χρόνο μέσα στο καλοκαίρι, για να επαναφέρουμε κάπως στη μνήμη αυτά τα φαινόμενα και να βοηθήσουμε στην καλύτερη δυνατή μετάβαση.
Διονύση (Μητ) όπως πάντα μας φωτίζεις με τις γνώσεις και τον τρόπο σου να εξηγείς.
Στα μέταλλα λόγω αλληλεπίδρασης των μορίων τους, οι ενεργειακές στάθμες διευρύνονται σε 2 ζώνες. Τη ζώνη σθένους και τη ζώνη αγωγιμότητας. Στα μέταλλα δεν υπάρχει κενό μεταξύ τους, σε αντίθεση με τους μονωτές. Στη ζώνη αγωγιμότητας βρίσκονται τα “ελεύθερα” ηλεκτρόνια με ενέργεια μερικών eV, με όριο την ενέργεια Fermi.
Όπως επίσης λες η Κmax προκύπτει αν το ηλεκτρόνιο βγαίνοντας δεν συγκρουστεί με άλλα σωματίδια εντός του μετάλλου.
Ένα πράγμα είναι σίγουρο. Ότι είναι ένα φαινόμενο που θα γεννήσει ωραίες συζητήσεις στην τάξη. Έχουμε και την πειραματική διάταξη στο ντουλάπι του εργαστηρίου, που κόντευε να σκουριάσει…
Αντρέα πολύ καλή η προσπάθειά σου για ένα φαινόμενο που «έχει ψωμί».
Παρακάτω μια παράγραφος συμπληρωματική σε αυτά που έγραψε ο Διονύσης Μητρόπουλος και εσύ στην τελευταία σου παρέμβαση.
Η συνέχεια
Και μαθήμα για το φωτοηλεκτρικό, μέλαν σώμα και φαινόμενο Compton, αρχή αβεβαιότητας κ.λ.π.
από τον Σ. Τραχανά στα πλαίσια του mathesis που παρακολούθησαν εκτός από φοιτητές που ήταν ο αρχικός σχεδιασμός και πολλοί πτυχιούχοι φυσικοί για επιμόρφωση με προβλήματα ανασκόπησης:
https://media.cc.uoc.gr/10traxanas/
Άρη καλησπέρα. Σε ευχαριστώ για τον εμπλουτισμό του θέματος. Η κατανομή f(E) σε Τ = 0 είναι παραβολή που ξεκινάει από το 0 και έχει τέλος την Ε(Fermi). Αυτή που δίνεις είναι σε κάποια Τ > 0, όπου παρατηρούμε μετατόπιση κατά kT της καμπύλης.
Πολύ ωραία και τα πειραματικά δεδομένα, που έχεις στο σύνδεσμο. Να δούμε τι θα βρούμε και εμείς όταν το κάνουμε στο σχολείο…
Να είσαι καλά!
Ευχαριστούμε Χαράλαμπε και εσένα για την ανάρτηση και τον καθηγητή Τραχανά. Μια σκέψη που έκανα καθώς παρακολούθησα το βίντεο για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο:
Ο καθηγητής Τραχανάς εξηγεί το φαινόμενο με μόνο μέσο τον πίνακα, την κιμωλία και τη φυσική του παρουσία. Προφανώς θα κάνουν και το σχετικό πείραμα κάποια στιγμή οι φοιτητές, με πραγματική και όχι εικονική διάταξη σε Εργαστήριο, όχι δεξιοτήτων, κανονικό…
Εμείς θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μέθοδο αντεστραμμένου σάντουιτς, διαφοροποιημένη μάθηση, ομαδοσυνεργασία, διαδραστικό πίνακα, προσομοίωση κ.λ.π. για να αξιολογηθούμε θετικά; Αν το διδάξουμε όπως ο καθηγητής θα είμαστε απαρχαιωμένοι δασκαλοκεντρικοί;
Δεν είμαι ειδικός να απαντήσω στο ερώτημα σου. Άποψη μου είναι ότι ότι όσο μεταβαίνουμε από το νηπιαγωγείο στο Πανεπιστήμιο η παιδαγωγική υποχωρεί και η αντίστοιχες έρευνες και δημοσιεύσεις για διδασκαλία γνωστικού αντικειμένου ελαττώνονται δραστικά π.χ. υπάρχουν χιλιάδες δημοσιεύσεις για το πως να διδάσκεται το μέγεθος αντίσταση ενός αντιστάτη αλλά καμία από όσο ξέρω για το πως να διδάσκεται η εξίσωση Στρόντιγκερ. Μάλιστα πριν μερικά χρόνια όταν ένας διάσημος καθηγητής στο ΜΙΤ πρότεινε να υπάρξουν και διδακτορικά με θέμα μια διαφορετική παρουσίαση π.χ. των εξισώσεων Maxwell η πρόταση του απορρίφθηκε παταγωδώς. Όσο για την αξιολόγηση εκπαιδευτικών είναι αρκετά πολύπλοκο και ίσως αδύνατο και υποκειμενικό θέμα. Απλά αναφέρω ότι ως φοιτητής του πανεπιστημίου Κρήτης ο Σ. Τραχανάς δεν ήταν από τους αγαπημένους μου δασκάλους και ο Feynmann στο τέλος των διαλέξεων του αναφέρει ότι δεν έμεινε ικανοποιημένος από το αποτέλεσμα της διδασκαλίας του (βλέποντας τα αποτελέσματα των απαντήσεων των φοιτητών) και ίσως να μην υπάρχει απάντηση στο ερώτημα πως γίνεται το καλύτερο μάθημα. Να αναφέρω ακόμα ότι πολλοί φοιτητές που παρακολουθούσαν τις διαλέξεις του Feynmann έφευγαν από το μάθημα καθώς δεν τους άρεσε χωρίς βέβαια να το καταλάβει ο Feynann καθώς οι θέσεις τους αναπληρώνονταν από βοηθούς κ.λ.π. Επειδή το ερώτημα πιθανόν να μην επιδέχεται μονοσήμαντη απάντηση παρθέτω τέσσερις διδασκαλίες του ίδιου φαινομένου. Δεν θα μου φανεί παράξενο αν κάποιοι μαθητές ή καθηγητές τις βρουν πιο ενδιαφέρουσες από αυτήν του κ. Τραχανά
https://www.youtube.com/watch?v=2JYSVsXV3Ac
https://www.youtube.com/watch?v=I_7ZfMlIKhk
https://www.youtube.com/watch?v=0b0axfyJ4oo
https://www.youtube.com/watch?v=24iEQXWIr68
Επειδή το ερώτημα πιθανόν να μην επιδέχεται μονοσήμαντη απάντηση παρθέτω τέσσερις διδασκαλίες του ίδιου φαινομένου. Δεν θα μου φανεί παράξενο αν κάποιοι μαθητές ή καθηγητές τις βρουν πιο ενδιαφέρουσες από αυτήν του κ. Τραχανά
https://www.youtube.com/watch?v=2JYSVsXV3Ac
https://www.youtube.com/watch?v=I_7ZfMlIKhk
https://www.youtube.com/watch?v=0b0axfyJ4oo
https://www.youtube.com/watch?v=24iEQXWIr68
Καλημέρα (ή καλησπέρα ή Καληνύχτα ανάλογα την ώρα που το διαβάζετε.)
Ωραία ανάρτηση (την έχω δει αλλά δεν την σχολίασα) με όμορφα σχόλια.
Μπράβο στον Ανδρέα και σε όλους στους συμμετέχοντες.
Σίγουρα ο πίνακας, ο υπολογιστής, το διαδίκτυο, το ylikonet είναι εργαλεία για το διδάσκοντα.
Ο καθηγητής βρίσκεται πια με τόσα εργαλεία στη διάθεση του, λόγω της εθελοντικής εργασίας κάποιων (να δει ο καθένας πως θα προσφέρει και ο ίδιος στο σύνολο), που μπορεί (καλύτερα από ποτέ) να κάνει το μάθημα του. Αρκεί ο ίδιος να προετοιμαστεί σωστά.
Ο Τραχανάς περιγράφει ο ίδιος πως λόγω της πορείας του, είναι εκτός συστήματος. Δεν αποτελεί τυπικό παράδειγμα πανεπιστημιακού καθηγητή (που λέει ο ίδιος πως δεν έχει τον τίτλο αυτό).
Δεν ξέρω πως ήταν σαν καθηγητής, δεν τον είχα καθηγητή (είχα τις κβαντομηχανικές του), αλλά μου αρέσει ο τρόπος που παρουσιάζει θέματα στο διαδίκτυο.
Είναι αλήθεια πως ο Feynman είχε χάσει τους φοιτητές που αρχικά τον παρακολουθούσαν. Δεν πέτυχε με την σειρά των διαλέξεων του, τους στόχους που του είχε θέσει το πανεπιστήμιο όταν του ζήτησε να δημιουργήσει μια σειρά διαλέξεων για να τονωθεί το ενδιαφέρον των νέων φοιτητών για την επιστήμη της Φυσικής. Θεωρούσαν (τότε, χρόνια πριν) ότι το ενδιαφέρον των φοιτητών τα πρώτα χρόνια στο πανεπιστήμιο, ήταν χαμηλό λόγω των γενικών φυσικών που διδάσκονται αρχικά, αλλά και τα μαθηματικά που καλούνται να μάθουν. Στην χώρα μας, αναρωτιέμαι, ακόμα και τώρα, έχουν ασχοληθεί με το θέμα αυτό;
δεν προέκυψε η ανάγκη να καταφύγουμε ως δάσκαλοι στη σχετική βιβλιογραφία της ΔΦΕ,
αλλά αυτή δεν είναι ανύπαρκτη
ενδεικτικά και χωρίς αξιολόγηση,
απ την αγγλόφωνη βιβλιογραφία
1, 2, 3
και απ την ελληνική
1 , 2, 3 (σελ. 920 & 929)
η δυναμική του διαλόγου που αναπτύσσεται τώρα στο «υλικό»
υποθέτω ότι θα ξεχωρίσει τι απ τα σχετικά χαρτιά αποτελούν την ήρα και ποια το στάρι
Για αποφυγή παρεξήγησης όταν εννοούσα ότι είναι υποκειμενικό θέμα δεκάδς φυσικοί από το έτος μου και άλλα έτη θεωρούσαν τον κ.Τραχανά καλό δάσκαλο΄και εμπνέονταν από αυτόν. Ενα ποσοστό ανάμεσα σε αυτούς και εγώ απλά διαβάζαμε άλλα βιβλία κβαντικής και εμπνεόμαστε καλύτερα από άλλους δασκάλους. Το ανέφερα απλά για να δείξω το υποκειμενικό του “καλός δάσκαλος” αλλά και της αξιολόγησης κάποιου ως “καλού δασκάλου”
Ευχαριστώ Γιώργο. Αγνοούσα αντίστοιχες δημοσιεύσεις καθώς και τα αντίστοιχα βιβλία της διδακτικής της Φυσικής σε κβαντική. Θα ήθελα την άποψη σου για το αν ελαττώνονται δραστικά οι αντίστοιχες παιδαγωγικές έρευνες όσο ανεβαίνει το επίπεδο διδασκαλίας σχολικό, πανεπιστημικό, μεταπτυχιακό
Ευχαριστώ Γιώργο για τη συμμετοχή σου και το ομολογουμένως πλούσιο υλικό διδακτικής.