探索光的神秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网

在美国大片里边咱们常常看到一些宇宙飞船或许卫星会有许多太阳能电池板,光一照到上面就有电了。咱们都知道能量是可南瓜子以转化的,比方电能能够转化成热能(咱们的电热毯),热能能够转化为机械能(蒸汽机)等等,这些都能够用经典物理理论进行解说,但光能是怎么转化为电能的呢?

光能向电能的转化依托的是光电效应,光电效应即当一束光照到一种物探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 质外表时,其物质内部的电子会被激起出来构成电流。

其实早在1839年,法国物理学家亚历山大埃德蒙贝克勒尔在研讨光在电解池中的作用时便发现了光电效应,但关于光电红珊瑚效应是怎么发生的这个问题一向到1905年才由爱因斯坦给出了清晰而合理的解说。

依据经典物理学的理论,光电效应的发生是因为光的能量传输给了电子,使其被激起而发生电流。从这个视点来看,假使添加光的强度(即相同的时刻内有更多的光子抵达资料外表),那么电子所具有的动能也将相应添加,但现实并非如此。

科学家们发现,用蓝光照耀资料外表比用红黄光照耀更简单发生光电效应。1887年,德国物理学家赫兹用紫外线去照耀电兰州三爱整形医院极,发现紫外线照耀比可见光照耀更简单发生电火花。

从上一篇的介绍中咱们知道,光子的能量是与光子的频率相对应的,探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 频率越高,能量越高,其波长也越短(在可见探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 光区域红橙黄绿青蓝紫波长顺次变短,紫外线则更觅仙路短,能量更高)。

咱们知道,物质是由原子组成的,而原子则由原子核与电子构成。每一个原子都有必定数量的电子,假使电子要逃离原子则需求吸收满足的能量,但这并不等同于满足的光的强度就能使电子逃刘雯刚离原子。因为光的强度只与光子的数量有关,而与光子的能量和频率无关,可是,电子是直接与光子进行相互作用的。所以说,光子的能量而非光的强度郑婉瑜才决议了电子是否能够逃出原子,即发生光王霸之气最强者龙傲天电效应。

根据这个现象,爱因斯坦提出了闻名的光电效应方程:

其间为电子的动能,h为普朗克常数,为光子的频率,h即光子的能量,W为巧克力品牌电子逃离原子所需求吸收的能量。

从上面的方程能够看到,只要当h>W时,即光子的能量大于电子逃离所需求吸收的能量时,电子才干逃逸并具有必定探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 动能,光子的能量越大,其逃逸电子的动能就越高。这也便是为什么赫兹运用紫外线更简单使得电极发生电火花的原因。

爱因斯坦的巨大之处,不只在于他完美地解说了光电效应,更在于他提出了“光子”的概念,证明了光的粒子性,并极大推动了量子力学的开展。为此爱因斯坦也获得了1921年的诺贝尔物理学奖。

自此以后,光电效应逐步被广阔科学家们肯尼亚使用起来并进行太阳能电池开发研讨。

因为太阳辐射到地球上的光是由各种频率的光组合而成的,所以说地球上的物质在遭到太阳照耀时,其内部的电子将遭到各式各样的光子影响,而只要能量大于电子逃逸所需求能量光子待产包清单才干够有效地激仙人掌果发电子逃逸并发生光电效应。

为此,咱们要寻觅一freestyle种适合做太阳能电池板的资料,这种资料内部的电子应该是比较简单激起的,这样的话大部分的太阳光照耀到其外表都能使其发生光电效应。

经过各个方面的衡量,终究科学家们挑选了硅这种半导体来作为太阳能电池板的资料,并对相应的硅进行掺硼或磷元从来构成PN结。

选用不同的掺杂工艺,经过扩散作用,将P型半导体(Positposeive,掺硼,正电端)与N型半导体(Negative,掺磷,负电端)制造在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就构成空间电荷区称为PN结,PN结具有单向导电性,是电子技能中许多器材所使用的特性。

尽管早在1888年俄国物理学家亚历山大史托勒托夫便结构了第一个根据光电效应的电池,但离实践使用还很远。

太阳能电池初次大显神通的时分是1958年,其时是美国也是世界上初次将太阳能电池运用在卫星上,到上世纪60年代,绝大部分的卫星都运用了太阳能电池。

和许多其它先进技能相同,太阳能电池也是优先在军方试用,其本钱也是十分昂扬的,当然一般也只要军方会不惜本钱。

经过了半个多世纪的开展,太阳能电池技能现已成熟了许多,特别是电池的能量转化功率,太阳能电池也逐步7星彩步入了民用阶段。

在我国,咱们触摸的比较多的应该便是太阳能热水器了,其实太阳能在我国的发电占比一向在上hall升,2018年全国用电有挨近9.2%是来自于太阳能发电,这个数字是十分可观的探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 ,随兽兽着我国科技的开展,太阳能发电的占比还将进一步提高,太阳能电池也会越来越遍及。

本文仅代表作者观念

文中图片由作者供给

欢迎转发,需转载请与咱们联络授权

稿

中恒企教育国科学探究中心微信大众号欢迎赐稿!

稿件内容以反伪破迷为中心思维,科技哲冷暖自知学、科学与大众、尘俗人文主义、科技道德等范畴探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 均可触及,旨在将科学探究成果三亚免税店官网无偏见地奉告大众,防止大众上当受骗。

稿件一经选用,咱们将奉上稿费。

投稿邮箱:cfi@crisp.org.cn

我国科学探究中心

崇尚科学 反伪破迷

您的重视和探究光的奥秘:光电效应和太阳能电池-必威app下载_betway必威体育官网_必威体育亚洲官网 转发,是对科学事业最大的支撑!

评论(0)