கேள்வி: ஒளிமின் விளைவு - விளக்கம் என்பது என்ன?
பதில்: ஒளியன்களுடன் அவற்றின் அதிர்வெண் சார்புடைய ஆற்றல் உள்ளது. ஒளிமின் உமிழ்வின்போது ஓர் பொருளில், ஓர் ஒளியனின் ஆற்றலை உட்கவர்ந்த இலத்திரன் தன்னைப் பிணைத்திருக்கும் ஆற்றலை (பொருளின் வெளியேறாற்றல் (''work function'') எனப்படுகிறது) விட கூடுதலாகப் பெற்று தன்னை விடுவித்துக் கொள்கிறது. ஒளியனின் ஆற்றல் மிகக்குறைந்திருந்தால் இலத்திரனால் தன்னை விடுவித்துக்கொள்ள இயலாது. ஒளியின் அடர்த்தியைக் கூட்டினால் ஒளியன்களின் எண்ணிக்கை கூடுகிறது, ஆனால் இலத்திரன்களுக்கு வேண்டிய ஆற்றல் கிடைப்பதில்லை. ஆகவே ஒளிமின் உமிழ்வு ஒளியின் அடர்த்தியைப் பொறுத்திராது அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தே அமைகிறது. இலத்திரன்கள் ஒளியன்களிடமிருந்து ஆற்றலை உட்கவர முடியும் என்றாலும் பொதுவாக அவை "அனைத்தும் அல்லது ஒன்றும்இல்லை" என்ற கொள்கையுடன் செயல்படுகின்றன. ஒரு ஒளியனின் அனைத்து ஆற்றலும் உட்கவரப்பட்டு அணுக்கருவிலிருந்து ஓர் இலத்திரன் விடுவிக்கப்பட வேண்டும் அல்லது அவ்வாற்றல் மீண்டும் உமிழப்படுகிறது. ஒளியனின் ஆற்றலை உட்கவர்ந்த இலத்திரன் தன்னை விடுவிக்கப் பயன்படுத்திய ஆற்றலுக்கு மிகுதியாக உள்ளது அதன் இயக்க ஆற்றல் மாறுகிறது.
கேள்வி: ஒளிமின் விளைவு - ஒளிமின் உமிழ்வு விதிகள் பற்றி நீங்கள் என்ன அறிந்துள்ளீர்கள்?
பதில்: ஒளிமின்சாரம் பற்றிய விதிகள் (Laws of photoelectricity):சில உலோகப் பரப்பின் மீது ஒளிவிழும் போது அப் பரப்பிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்படுகின்றன.ஒளியால் தோற்று விக்கப்படுவதால் இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஒளிஎலக்ட்ரான்கள் எனப்படுகின்றன.ஒளிமின்சாரத்தின் செறிவு படுகதிரின் அதிர்வெண்ணிற்கு முற்றிலும் நேர்வீதத்தில் இருக்கிறது.ஒளிமின்சாரம் ஒளிபட்ட மாத்திரத்தில் தோன்றுகிறது.குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணிற்குக் கீழ் ஒளியின் செறிவு கூடுதலாக இருப்பினும் ஒளி எலக்ட்ரான்கள் தோன்றுவதில்லை.குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணிற்கு மேல் ஒளிச்செறிவு கூடும்போது அதிக ஒளி எலக்ட்ரான்கள் தோற்றுவிக்கப் படுகின்றன.முக்கியமாகக் கவனிக்கப்பட வேண்டியது படுகதிரின் அதிர்வெண்களே. # கொடுக்கப்பட்ட மாழையில், அதே அதிர்வெண்ணிற்கு, ஒளியுந்து இலத்திரன்கள் வெளியேற்றப்படும் வீதம் காட்டப்படும் ஒளியின் அடர்த்தியுடன் நேர் விகிதத்தில் உள்ளது. # கொடுக்கப்பட்ட மாழையில், காட்டப்படும் ஒளியின் ஓர் குறிப்பிட்ட குறைந்த அதிர்வெண்ணிற்கு கீழ் ஒளியுந்து இலத்திரன்கள் உமிழப்படுவதில்லை. இது "அதிர்வெண் வாயில்" என்றழைக்கப்படுகிறது. # கொடுக்கப்பட்ட மாழையில், ஓர் வெளியேறாற்றலுக்கு, விழுகின்ற ஒளியின் அதிர்வெண் உயர உயர, ஒளிமின் ஓட்டம் உயர்கிறது. # அதிர்வெண் வாயிலுக்கு மேலான நிலையில், உமிழப்பட்ட ஒளியுந்து இலத்திரனின் உயர்ந்த இயக்க ஆற்றல் விழுகின்ற ஒளியின் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்துள்ளது; ஆனால் ஒளியின் அடர்த்தியை, மிகக் கூடிய நிலையில் இல்லாதவரை, சார்ந்தில்லை. # ஒளிக்கதிர்வீச்சு விழுவதற்கும் ஒளியுந்து இலத்திரன்கள் உமிழப்படுவதற்கும் இடையேயான நேரம் மிகக் குறைந்ததாகும். (10−9வினாடிக்கும் குறைவு) # உமிழப்படும் இலத்திரன்கள வெளிப்படும் திசை, காட்டப்படும் ஒளியின் (நேரான முனைவாக்கம் கொண்டிருந்தால்) முனைவாக்கத்தின் திசையில் (மின்புலத்தின் திசை) கூடுதலாக உள்ளது.
கேள்வி: ஒளிமின் விளைவு - சமன்பாடுகள் பற்றி தகவல் சொல்.
பதில்: ஒளியன் (''photon'') ஆற்றல் = இலத்திரன் ஒன்றை வெளியேற்றுவதற்குத் தேவைப்படும் ஆற்றல் + வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரனின் இயக்க ஆற்றல். :hf = \phi + E_{k_\mathrm{max}} இங்கு * h - பிளாங்க் மாறிலி, * f - மோதும் ஒளியனின் அதிர்வெண், * \phi = h f_0 - வெளியேறாற்றல் (சில சமயம் W என்றும் பாவிக்கப்படுகிறது), தரப்பட்ட உலோகம் ஒன்றின் மேற்பரப்பில் இருந்து இலத்திரன் ஒன்றை வெளியேற்றத் தேவைப்படும் மிகக்குறைந்த ஆற்றல், * E_{k_\mathrm{max}} = \frac{1}{2} m v_m^2 - வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரன்களின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல், * f_0 - ஒளிமின் விளைவு ஏற்படுவதற்கான குறைந்தபட்ச அதிர்வெண், * m - வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரனின் ஓய்வு நிலைத் திணிவு, * '' v_m '' - வெளியேற்றப்பட்ட இலத்திரனின் வேகம். உமிழப்பட்ட இலத்திரன் எதிர்மறையான இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டிருக்க முடியாது என்பதால், இச்சமன்பாட்டில் இருந்து, ஒளியனின் ஆற்றல் (hf) work function (\phi) ஐ விடக் குறைவானதாக இருந்தால், இலத்திரன் எதுவும் வெளியேற்றப்பட மாட்டாது. ஐன்ஸ்டைன் சிறப்புச் சார்புக் கோட்பாடு படி, ஆற்றலுக்கும் (E) துணிக்கை ஒன்றின் உந்தம் (p) இடையேயான தொடர்பு E = \sqrt{(pc)^2 + (mc^2)^2} என்ற சமன்பாட்டினால் தரப்படுகிறது. இங்கு, m துணிக்கையின் ஓய்வு நிலைத் திணிவு, c வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம்.
கேள்வி: ஒளிமின் விளைவு - பயன்பாடுகள் மற்றும் தாக்கம் பற்றி நீங்கள் என்ன அறிந்துள்ளீர்கள்?
பதில்: 1. வெற்றிடக் குழல் தொழில்நுட்பம் ஆட்சிசெய்த 50களில் ஒளிக்குழல் எனப்படும் வால்வு ஒளியை அளவிட பயன்பட்டு வந்தது. குறைகடத்திகள் வந்தபிறகு இலத்திரன்களை வெளியேற்றுவதற்கு மாற்றாக அவற்றைக் கொண்டு மின்னோட்டத்தை கூடுதலாக்கும் வகையில் கருவிகள் உருவாக்கப்பட்டன. ஓர் பொருளின் மின்கடத்தலுக்குத் தேவையான இலத்திரன்கள் கடத்தல்பட்டையில் (''conduction band'') இருக்க வேண்டும். பிணைப்புப் பட்டையிலிருந்து (''valence band'') கடத்தல் பட்டைக்கு உயர்த்தவேண்டிய அளவிலான ஆற்றல் கொண்ட ஒளியன்களை குறைகடத்திகளின் மீது பாய்ச்சுவதன் மூலம் மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தலாம். இவ்வாறான வகையில் சூரியக்கலங்கள் வடிவமைக்கப்பட்டு சூரிய ஆற்றல் மின்னாற்றலாகப் பெறப்படுகிறது. 2. படிம உணரிகள்: தொலைக்காட்சி மற்றும் ஒளிப்படக் கருவிகளிலும் இவ்விளைவு பயன்படுத்தப்படுகிறது. மின்கடத்தலுக்கு மாறாக அண்மைக்கால கருவிகளில் விழுகின்ற ஒளித்தன்மைக்கேற்ப ஏற்படுத்தப்படும் மின்னூட்டத்துகள்கள் தரவுகளாக சேமிக்கப்படுகின்றன. 3. ஒளியுந்து இலத்திரன் நிறமாலைக்காட்டி (''photoelectron spectroscopy'') மூலம் ஓர் பொருளின் தனிமங்களின் கலவையை அறியலாம். வெளியேற்றப்படும் ஒளியுந்து இலத்திரன்களின் இயக்க ஆற்றல் விழுகின்ற ஒளியன்களின் ஆற்றலிலிருந்து தனிமத்தின் பணிச்சார்பினைக் கழித்துப் பெறப்படுவதால் வெளிவரும் இலத்திரன்களின் வேகங்களைக் கொண்டு வெளியேறாற்றல் அறிந்த தனிமங்கள் இருப்பதை உறுதி செய்யலாம். 4. குறைந்த ஒளியிலும் காலியம் ஆர்சனைடு தகட்டில் விழும் அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் ஒளி இலத்திரன்களை வெளியேற்றி ஒளிர்திரையில் விழச்செய்வது இரவுக்காட்சி படக்கருவிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கேள்வி: ஒளிமின் விளைவு - தாக்கங்கள் பற்றி தகவல் சொல்.
பதில்: 1. விண்ணோடங்களின் புறப்பகுதி சூரிய ஒளியால் இலத்திரன்களை வெளியேற்றுவதால் மிகுந்த நேர்மறை மின்னூட்டத்துகள் (''positively charged'') பெற்றிருக்கும். சூரிய ஒளி விழாத பகுதிகள் குறைந்த எதிர்மறை மின்னூட்டத்துகள் பெற்றிருக்கும். இந்த வேறுபாடு விண்ணோட இலத்திரனியல் கருவிகளில் வழியே சமநிலை அடையும் முயற்சியில் அவை பழுதாகும். விண்ணோட வடிவமைப்பில் இதனைக் கணக்கில் கொள்ள வேண்டும். 2. சந்திர தூசி: சந்திரனின் மேற்புறமும் சூரிய ஒளியால் நேர்மறை மின்னூட்டம் பெற்று சிறுதுகள்கள் பரப்பிலிருந்து எதிர்க்கப்பட்டு ஓர் மேகம் போல உலவுவதை சந்திரனுக்குச் சென்ற விண்கலங்கள் கண்டுள்ளன. தவிர, மிகச்சிறிய தூசி பல கி.மீ உயரே எறியப்பட்டு அங்கு சமநிலை அடைந்து மதிப்பரப்பில் விழுந்து மீண்டும் எழும்புவது ஓர் நீருற்று போல காட்சியளிக்கும்.