ଆଲୋକ-ବୈଦୁତିକ ପ୍ରଭାବ

ଧାତୁ ଭଳି କୌଣସି ଏକ ପଦାର୍ଥ ଉପରେ ପ୍ରଜ୍ଜ୍ୱଳିତ ତୀବ୍ର ଆଲୋକରଶ୍ମୀ ପକାଇଲେ, ସେଥିରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବିକିରଣ/ନିର୍ଗତ ହୁଏ । ଏହାକୁ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ (ଈଂରାଜୀରେ Photoelectric Effect) କୁହାଯାଏ । ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ନିର୍ଗତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କୁ “ଫୋଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍” କୁହାଯାଏ । ଏହି ପ୍ରଭାବ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ ରସାୟନ ବିଜ୍ଞାନ ଓ ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନରେ ଖୁବ୍ ଜଣାଶୁଣା । 

ପରାମ୍ପରିକ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକତ୍ତ୍ୱ ଅନୁସାରେ ଏହି ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବରେ ଆଲୋକରୁ ଶକ୍ତି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୋଇଥାଏ । ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତାରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହେଲେ ଧାତୁରୁ ନିର୍ଗତ ହେଉଥିବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ଗତିଜ ଶକ୍ତିରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଦେଖାଯାଏ ବୋଲି ପରାମ୍ପରିକ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକତ୍ତ୍ୱ ଅନୁମାନ କରିଥିଲା । ଆହୁରି ମଧ୍ୟ, ନିମ୍ନ ତୀବ୍ରତାର ଆଲୋକକୁ ଧାତୁ ଉପରେ ଦେଖାଇବାର କିଛି ସମୟ ପରେ ସେଥିରୁ ଇଲେକ୍ଚ୍ରନ୍ ନିର୍ଗତ ହେବା ଆରମ୍ଭ ହୁଅନ୍ତି ବୋଲି କୁହାଯାଇଥିଲା ।  କିନ୍ତୁ ବୈଜ୍ଞାନିକ ପରୀକ୍ଷଣର ଫଳାଫଳ ପାରମ୍ପରିକ ବିଜ୍ଞାନର ଏହି ଦୁଇ ଅନୁମାନକୁ ସମର୍ଥନ କରେନାହିଁ । 

ପ୍ରକୃତରେ, ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବୃତ୍ତିରୁ ଅଧିକ ତୀବ୍ର ଆଲୋକ ରଶ୍ମୀ ପଡ଼ିଲେ ହିଁ ଧାତୁର ପୃଷ୍ଠରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନିର୍ଗତ ହେବା ଆରମ୍ଭ ହୁଏ । ଏହି ଆବୃତ୍ତିକୁ ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତି (ଈଂରାଜୀରେ Threshold Frequency) କୁହାଯାଏ । ଆଲୋକ ରଶ୍ମୀରେ ଥିବା ଫଟୋନମାନଙ୍କ ଶକ୍ତି ସେମାନଙ୍କ ଆବୃତ୍ତି ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ । ତେଣୁ ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତିରୁ ମିଳୁଥିବା ଶକ୍ତିରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନେ ଧାତବପୃଷ୍ଠ ଛାଡ଼ିବାରେ ସମର୍ଥ ହୁଅନ୍ତି । ଯଦି ଅତ୍ୟଧିକ ସମୟ ପାଇଁ ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତିରୁ କମ୍ ଆବୃତ୍ତିବିଶିଷ୍ଟ ଆଲୋକ ଧାତବପୃଷ୍ଠରେ ପକାଯାଏ, ତେବେ ମଧ୍ୟ ସେଥିରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନିର୍ଗତ ହୁଅନ୍ତି ନାହିଁ । ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଧାତୁପୃଷ୍ଠରୁ ବାହାରିଯିବା ପାଇଁ କ୍ୱାଣ୍ଟା ଗ୍ରହଣ କରୁଥାଏ ଓ କିଛି ଶକ୍ତି/କ୍ୱାଣ୍ଟାର ବିକିରଣ ମଧ୍ୟ ହେଉଥାଏ । ଦୁଇ ବା ଅଧିକ କ୍ୱାଣ୍ଟା ଗ୍ରହଣ କରି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଧାତୁପୃଷ୍ଠରୁ ବାହାରକୁ ଚାଲିଯିବାର ଦୃଷ୍ଟାନ୍ତ ଅତି ଦୁର୍ଲଭ । ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା କମ୍ ହେଲେ ମଧ୍ୟ ଧାତୁପୃଷ୍ଠରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବାହାରିବା ସମ୍ଭବପର ବୋଲି ଆଇନଷ୍ଟାଇନ୍ ମତ ରଖିଥିଲେ । ଆଇନଷ୍ଟାଇନଙ୍କ ମତରେ ଆଲୋକ ତରଙ୍ଗ ନୁହେଁ, ବରଂ ଏଥିରେ ଅନେକ ଶକ୍ତିର ଛୋଟ ଛୋଟ ପୁଡ଼ା ବହନ କରୁଥିବା କ୍ଷୁଦ୍ରକଣ ପଦାର୍ଥ (ଫୋଟୋନ୍) ଥାଆନ୍ତି । ପ୍ରତ୍ୟେକ ଫଟୋନରେ ଥିବା ଶକ୍ତିର ମାନ କେତେ, ତାହା ମ୍ୟାକ୍ସ୍ ପ୍ଲାଙ୍କ୍ ସମୀକରଣ (E = hν)ରୁ ଜଣାପଡ଼େ । ଏହି ସମୀକରଣରେ ଶକ୍ତି (E) ଓ ଆବୃତ୍ତି (ν)ର ସମ୍ପର୍କ ସ୍ଥାପନା କରାଯାଇଛି।  ଗୁଣକ (h)କୁ “ପ୍ଲାଙ୍କ୍ ସ୍ଥିରାଙ୍କ” ବୋଲି କୁହାଯାଏ ।  

୧୮୮୭ ମସିହାରେ ହାଇନରିଖ୍ ହର୍ଜ  ଆବିଷ୍କାର କଲେ ଯେ ଇଲେକଟ୍ରୋଡ୍ ଉପରେ ଅତି-ବାଇଗଣି ରଶ୍ମୀ ପଡ଼ିଲେ ସେଥିରୁ ଅତି ସହଜରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସ୍ଫୁଲିଙ୍ଗ ବାହାରେ ।  ୧୯୯୦ରେ ମ୍ୟାକ୍ସ୍ ପ୍ଲାଙ୍କ୍ କୃଷ୍ଣପଦାର୍ଥ ବିକିରଣର ପରୀକ୍ଷଣ କରି କହିଲେ ଯେ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ତରଙ୍ଗରେ ଥିବା ଶକ୍ତି ଛୋଟ ଛୋଟ ପୁଡ଼ା ଆକାରରେ ନିର୍ଗତ ହୋଇପାରେ ।  ୧୯୦୫ରେ ଆଲବର୍ଟ୍ ଆଇନଷ୍ଟାଇନ୍ ଆଲୋକର କ୍ୱାଣ୍ଟାରେ ବିଭାଜିତ ଶକ୍ତିକୁ ଆଧାର କରି ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ବିଷୟରେ ଲେଖାଟିଏ ପ୍ରକାଶ କରିଥିଲେ । ଏହା ହିଁ ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ ପ୍ରମାତ୍ର ଯାନ୍ତ୍ରିକ ବିଜ୍ଞାନରେ ବିକଶିତ ହେଲା । ୧୯୧୪ ମସିହାରେ ରବର୍ଟ୍ ମିଲିକାନ୍ ପରୀକ୍ଷଣ କରି ଆଇନଷ୍ଟାଇନ୍ ଦେଇଥିବା ପ୍ରସ୍ତାବର ସମର୍ଥନ କଲେ । ୧୯୨୧ରେ ଆଇନଷ୍ଟାଇନଙ୍କୁ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ନିୟମର ଆବିଷ୍କାର ପାଇଁ  ଓ ୧୯୨୩ ମସିହାରେ ମିଲିକାନଙ୍କୁ ବିଦ୍ୟୁତରେ ମୌଳିକ ଚାର୍ଜ୍ ଓ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ କାର୍ଯ୍ୟ ପାଇଁ ନୋବେଲ୍ ପୁରସ୍କାରରେ ସମ୍ମାନିତ କରାଯାଇଥିଲା । 

ଅଧିକ ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ ବିଶିଷ୍ଟ ମୌଳିକ ପଦାର୍ଥରେ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ପାଇଁ ଫଟୋନମାନଙ୍କୁ ଶୂନରୁ ୧ ମେଗା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍-ଭୋଲ୍ଟ୍ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଶକ୍ତି ଦରକାର । ଧାତବ ପଦାର୍ଥ ଉପରେ ଛୋଟ ତରଙ୍ଗ ଦୈର୍ଘ୍ୟବିଶିଷ୍ଟ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକ ଅବା ଅତି-ବାଇଗଣୀ ରଶ୍ମୀ ପଡ଼ିଲେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଅଳ୍ପ ଶକ୍ତିରେ ନିର୍ଗତ ହେବା ଆରମ୍ଭ ହୁଏ । ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ଯୋଗୁଁ ଆଲୋକର ତରଙ୍ଗ-କଣିକା ଦ୍ୱୈତ ମତବାଦ (ଅର୍ଥାତ୍ ଆଲୋକ ଏକ ତରଙ୍ଗ ପରି ଗତି କରେ ଓ ଏହା ଅନେକ କ୍ଷୁଦ୍ରକଣରେ ଗଠିତ ଏକ ପଦାର୍ଥ ମଧ୍ୟ) ସମ୍ପର୍କରେ ଜଣାପଡ଼ିଲା । ଆଲୋକ-ପରିବହନ ପ୍ରଭାବ, ଆଲୋକ-ବିଦ୍ୟୁତରାସାୟନିକ ପ୍ରଭାବ, ଫଟୋଭୋଲ୍ଟାଇକ୍ ପ୍ରଭାବ ଯୋଗୁଁ ମଧ୍ୟ ଆଲୋକ ପ୍ରଭାବରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ଗତି ବଦଳିଥାଏ । 

ଯେକୌଣସି ପଦାର୍ଥରୁ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବାହାରିପାରେ କିନ୍ତୁ ଧାତବ ପଦାର୍ଥ ଓ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସୁପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥରେ ଏହି ପ୍ରଭାବ ଅତି ସହଜରେ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୁଏ । ଧାତବ ପଦାର୍ଥରେ ଚାର୍ଜର ଭାରସାମ୍ୟ ବାଧାପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ, ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ଓ ଏହି କାରଣରୁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହ ହୁଏ । ଗ୍ୟାସୀୟ ପରିବେଶରେ ବା କଳଙ୍କଯୁକ୍ତ ଧାତୁପୃଷ୍ଠରୁ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବାହାରିବା ସହଜ ନୁହଁ । ତେଣୁ ପରୀକ୍ଷଣ ଶୂନ୍ୟରେ ଓ ଚିକ୍କଣ ପୃଷ୍ଠବିଶିଷ୍ଟ ଧାତୁକୁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ । ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବାହାରି କୌଣସି କଠିନ ପଦାର୍ଥ ମଧ୍ୟକୁ ବିକିରଣ ହେଲେ ତା’କୁ ଅନ୍ତଃ ଫଟୋବିକିରଣ ଓ ଶୂନ୍ୟକୁ ବିକିରଣ ହେଲେ ବାହ୍ୟ ଫଟୋବିକିରଣ କୁହନ୍ତି । 

## ବିକିରଣ ପଦ୍ଧତି 
ଆଲୋକରଶ୍ମୀର ଫଟୋନର ଶକ୍ତି ଆଲୋକର ଆବୃତ୍ତି ସହିତ ସମାନୁପାତୀ । ଯଦି କୌଣସି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଗୋଟିଏ ଫଟୋନର ଶକ୍ତି ଅକ୍ତିଆର କରେ ଓ ଏହାର ଶକ୍ତି ପଦାର୍ଥରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କୁ ବାନ୍ଧି ରଖିଥିବା ଶକ୍ତି (ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି ବା ଈଂରାଜୀରେ Work Function)କୁ ଅତିକ୍ରମ କରେ, ସେ ଧାତବପୃଷ୍ଠରୁ ବାହାରକୁ ବାହାରେ ।  ଫୋଟୋନର ଶକ୍ତି ଧାତୁର ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତିରୁ କମ୍ ହେଲେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବାହାରିପାରିବ ନାହିଁ । ସବୁ ଧାତୁର ନିଜସ୍ୱ ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି ଥାଏ ଓ ଏହା ପରସ୍ପରଠାରୁ ଭିନ୍ନ । ନିମ୍ନ ଆବୃତ୍ତିବିଶିଷ୍ଟ ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା ବଢ଼ିଲେ କମ୍ ଶକ୍ତି ସମ୍ପନ୍ନ ଫଟୋନଙ୍କ ସଂଖ୍ୟା ବଢ଼ିଥାଏ । ଯେତେ ଅଧିକ ସମୟ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଏପରି ଆଲୋକ ପଡ଼ିଲେ ମଧ୍ୟ ଫଟୋନ୍ ନିଜର ଶକ୍ତି ବଳରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କୁ ଧାତବପୃଷ୍ଠରୁ ବାହାର କରାଇବାରେ ଅସମର୍ଥ ହୁଏ । ତେଣୁ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ଶକ୍ତି ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା ନୁହେଁ ବରଂ ତାହାର ଆବୃତ୍ତି ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ । ଆଗନ୍ତୁକ ଫଟୋନ୍ ଓ ଧାତୁର ପୃଷ୍ଠରେ ଥିବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ପରସ୍ପର କ୍ରିୟା ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ନିୟମଦ୍ୱାରା ଜାଣିହେବ ।  

“ସବୁ ନହେଲେ କିଛିନାହିଁ” ନିୟମରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନକୁ ଫଟୋନଠାରୁ ଶକ୍ତି ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହୁଏ । ଫଟୋନର ସବୁଶକ୍ତି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନେଇ ଧାତବପୃଷ୍ଠର ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି ଅତିକ୍ରମ କଲେ ବହିର୍ଗତ ହୋଇଥାଏ । ଅନ୍ୟଥା ନିଜେ ସେହି ଶକ୍ତି ବିକିରଣ କରେ । ଫଟୋନରୁ ମିଳିଥିବା ଶକ୍ତିର କିଛି ଅଂଶ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନକୁ ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତିରୁ ମୁକ୍ତି ଦିଅନ୍ତି ଓ ଅନ୍ୟ ଅଂଶ ତାହାକୁ ଗତିଜ ଶକ୍ତି ପ୍ରଦାନ କରନ୍ତି । 

### ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ସମ୍ପର୍କୀୟ ପରୀକ୍ଷାନିରୀକ୍ଷା 
କୌଣସି ଏକ ଧାତବ ପଦାର୍ଥରୁ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନିର୍ଗତ କରାଇବା ପାଇଁ ଆଲୋକ ରଶ୍ମୀର ଆବୃତ୍ତି ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସର୍ବନିମ୍ନ ଆବୃତ୍ତିରୁ ଅଧିକ ହେବା ଆବଶ୍ୟକ । ଏହି ଆବୃତ୍ତିକୁ ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତି ବୋଲି କହିପାରିବା । ପ୍ରତ୍ୟେକ ଧାତବ ପଦାର୍ଥର ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତି ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ । ଆଗନ୍ତୁକ ଫଟୋନଙ୍କ ସଂଖ୍ୟା ସ୍ଥିରରଖି ତାହାର ଆବୃତ୍ତି ବଢ଼ାଇଲେ ଫଟୋନମାନଙ୍କର ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି ବଢ଼େ ଓ ଫଳରେ ନିର୍ଗତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି ବଢ଼େ । ଏହାପାଇଁ ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ ମଧ୍ୟ ବଢ଼େ । ଫଟୋନଗୁଡ଼ିକ ଅଧିକ ଶକ୍ତି ବହନ କରୁଥିବାରୁ  ଫୋଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନଙ୍କ ସଂଖ୍ୟାବୃଦ୍ଧିର ସମ୍ଭାବନା ବଢ଼େ । ତେଣୁ ପ୍ରତ୍ୟେକ ଫଟୋନ୍ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରିବ ନା ନାହିଁ ତାହା ଫଟୋନର ଶକ୍ତି ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ । କିନ୍ତୁ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବୃତ୍ତିବିଶିଷ୍ଟ ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା ବଢ଼ାଇଲେ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି ପ୍ରଭାବିତ ହୁଏନାହିଁ । 

ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଧାତବ ପଦାର୍ଥ ଓ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବୃତ୍ତିରେ ପଡ଼ୁଥିବା ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା ବଢ଼ିଲେ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ନିର୍ଗମ ହେବାର ହାର ବଢ଼ିଯାଏ । ଏପରି ସ୍ଥିତିରେ ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ ସମାନ ରହିଥାଏ, କିନ୍ତୁ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ସ୍ରୋତ(Photoelectric Current)ରେ ବୃଦ୍ଧି ହେବାର ଦେଖାଯାଏ ।  ଆଲୋକ ଧାତବ ପୃଷ୍ଠରେ ପଡ଼ିବାର ପ୍ରାୟ ୧/୧୦୦୦୦୦୦୦୦୦ ସେକେଣ୍ଡ୍ ମଧ୍ୟରେ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବିକିରଣ ଆରମ୍ଭ ହୋଇଯାଏ ।

### ଗାଣିତିକ ବ୍ୟାଖ୍ୟା 
୧୯୦୫ ମସିହାରେ ଆଇନଷ୍ଟାଇନ୍ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବର ବିବରଣୀ ପ୍ରଦାନ କରିଥିଲେ । ମ୍ୟାକ୍ସ୍ ପ୍ଲାଙ୍କ୍ ପ୍ରଥମେ ମତ ରଖିଥିଲେ ଯେ ଆଲୋକ ତରଙ୍ଗରେ ଅନେକ ଛୋଟ ଛୋଟ ଶକ୍ତି ପୁଟୁଳି ଫଟୋନ୍ ବା କ୍ୱାଣ୍ଟା ରୂପରେ ରହିଥାନ୍ତି । ଏହି ପ୍ରସ୍ତାବିତ ତଥ୍ୟର ସହାୟତା ନେଇ ଆଇନଷ୍ଟାଇନ୍ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବର ଗାଣିତିକ ବ୍ୟାଖ୍ୟା ପ୍ରଦାନ କରିଥିଲେ । 

ଧାତୁରୁ ବହିର୍ଗତ ହେଉଥିବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ସର୍ବାଧିକ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି K_\max ବା E_{k_{max}}ର ପରିମାଣ ହେଲା : 

:K_\max = h\,f - \varphi,

ଏଠାରେ h ପ୍ଲାଙ୍କ୍ ସ୍ଥିରାଙ୍କ ଏବଂ f ଆଗନ୍ତୁକ ଫଟୋନର ଆବୃତ୍ତି । \varphi ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତିର ସୂଚକ (ଏହାକୁ W ବା \phi ମଧ୍ୟ କୁହାଯାଏ) । ଯେଉଁ ପରିମାଣର ସର୍ବନିମ୍ନ ଶକ୍ତି ପ୍ରାପ୍ତ କରି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଧାତବ ପଦାର୍ଥର ପୃଷ୍ଠରୁ ବାହାରିବାକୁ ସମର୍ଥ ହୁଏ, ତାହାକୁ ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି ବୋଲି କୁହାଯାଏ । ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତିର ସମୀକରଣ ହେଲା :

:\varphi = h\,f_0,

ଏଠାରେ f_0କୁ ଧାତବ ପଦାର୍ଥର ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତି (ଈଂରାଜୀରେ Threshold Frequency) କୁହାଯାଏ ।  ତେଣୁ ନିର୍ଗତ ହେଉଥିବା ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ସର୍ବାଧିକ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି ହେଲା : 

:K_\max = h \left(f - f_0\right).

ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତିର ପରିମାଣ ଶୂନରୁ ଅଧିକ ହୋଇଥିବାରୁ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ପାଇଁ f > f_0 ହେବା ଆବଶ୍ୟକ । 

E_{k_{max}} = \frac{1}{2} m v_m^2  ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ସର୍ବାଧିକ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି;

ଏଠାରେ *m* ବହିର୍ଗତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ବସ୍ତୁତ୍ୱ; *v*m ବହିର୍ଗତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ବେଗ । 

### ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ
ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହ ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ କରାଯାଇଥିବା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କରୁ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ କିପରି ହେବ, ତାହା ଜାଣିହେବ ।  ମନେ କରାଯାଉ, ଆଲୋକ ଉତ୍ସ ଏକ ପାତ ବା ପ୍ଲେଟ୍ (P) ଉପରେ ପଡ଼ୁଛି, ଏଥିରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନିର୍ଗତ ହେଉଛନ୍ତି । ଆଉ ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ଼୍ ପାତ (Q) ନିର୍ଗତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କୁ ସଂଗ୍ରହ କରୁଛି । ଦୁଇଟି ପାତ ଏକ ସୁପରିବାହୀ ତାରଦ୍ୱାରା ସଂଯୁକ୍ତ ;  ଯେଉଁଥିରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହିତ ହୋଇପାରିବ । ପରୀକ୍ଷା ପାଇଁ ଆମେ P ଓ Q ମଧ୍ୟରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ବଦଳାଇବା ଓ ପ୍ରବାହିତ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସ୍ରୋତକୁ ମାପିବା । 

ଆଲୋକର ଆବୃତ୍ତି ଓ ତୀବ୍ରତାକୁ ସ୍ଥିର ରଖାଯାଉ । ବର୍ତ୍ତମାନ Q ପାତର ଯୁକ୍ତ ବିଭବ ଧୀରେ ଧୀରେ ବଢ଼ାଇଲେ ସମସ୍ତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ସଂଗୃହିତ ହେଲା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର ମାତ୍ରା କ୍ରମଶଃ ବଢ଼ିବାକୁ ଲାଗିବ ।  ଏହି ପ୍ରବାହର ମାନ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସଂଖ୍ୟାରେ ପହଞ୍ଚି ତା’ପରେ Q ପାତର ଯୁକ୍ତ ବିଭବ ଯେତେ ବଢ଼ାଇଲେ ମଧ୍ୟ ଆଉ ବଢ଼ିବ ନାହିଁ । ଏହି ପରିପୂର୍ଣ୍ଣ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସ୍ରୋତ (ଈଂରାଜୀରେ Saturation Current)ର ମାପ ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା ସହିତ ବଢ଼େ ।  ଆଲୋକର ଆବୃତ୍ତି ବଢ଼ିଲେ ମଧ୍ୟ ପରିପୂର୍ଣ୍ଣ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସ୍ରୋତର ମାପ ବଢ଼େ । କାରଣ ଅଧିକ ଆବୃତ୍ତି/ଶକ୍ତି ଯୋଗୁଁ ଧାତୁପୃଷ୍ଠରୁ ଅଧିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବାହାରିବାର ସମ୍ଭାବନା ରହିଛି ।  

କିନ୍ତୁ Q ପାତର ବିଯୁକ୍ତ ବିଭବ ଧୀରେ ଧୀରେ ବଢ଼ାଇଲେ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରବାହ କ୍ରମଶଃ କମିବାକୁ ଲାଗେ । ଏବଂ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ବିଯୁକ୍ତ ବିଭବରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବେ ବନ୍ଦ ହୋଇଯାଏ । ଯେଉଁ ବିଯୁକ୍ତ ବିଭବରେ ସଂଗ୍ରାହକ ପାତରେ ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରବାହର ମାପ ଶୂନ ହୋଇଯାଏ ତାହାକୁ ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ (ଈଂରାଜୀରେ Stopping Potential) ବୋଲି କୁହାଯାଇପାରିବ । 

୧. ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବୃତ୍ତି ପାଇଁ ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ ଓ ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତା ମଧ୍ୟରେ କୌଣସି ସମ୍ପର୍କ ନଥାଏ । 

୨. ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବୃତ୍ତିରେ ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ କେତେ ତାହା ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କ ସର୍ବାଧିକ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି K_\maxରୁ ଜାଣିହେବ । ଯଦି *qe* ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ଚାର୍ଜ୍ ହୁଏ ଓ V_0 ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ ହୁଏ, ତେବେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନକୁ ଅଟକାଇବା ପାଇଁ  ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବଦ୍ୱାରା କରାଯାଇଥିବା କାର୍ଯ୍ୟର ମାପ ହେଲା : q_eV_0 । ଯେହେତୁ ଏହି କାର୍ଯ୍ୟଦ୍ୱାରା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ଗତିଜ ଶକ୍ତି ଶୂନ ହୋଇଯାଉଛି, ତେଣୁ ଏହି ଦୁଇଜଣଙ୍କ ମାପ ସମାନ । 

:q_eV_0 = K_\max

ପୂର୍ବେ କୁହାଯାଇଥିବା ସୂତ୍ର ଅନୁସାରେ

:K_\max = h \left(f - f_0\right),

ଏଥିରୁ ଆମେ ଜାଣିବାକୁ ପାଇଲେ ଯେ ଆଲୋକର ଆବୃତ୍ତି ସହ ପ୍ରତିରୋଧକ ବିଭବ ସରଳ ଅନୁପାତରେ ବଢ଼ିଥାଏ ଓ ଏହି ବିଭବର ମାପ ଧାତୁର ପ୍ରକାର ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ । ଏକ ପଦାର୍ଥରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବିକିରଣ ପାଇଁ ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତି ଅତିକ୍ରମ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ ଓ ଏହା ଉପରେ ଆଲୋକର ତୀବ୍ରତାର କୌଣସି ପ୍ରଭାବ ନଥାଏ ।

### ତିନି ସୋପାନ ପ୍ରଣାଳୀ 
ସ୍ଫଟିକ ପଦାର୍ଥରେ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବକୁ ତିନୋଟି ସୋପାନରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଇପାରିବ । ଏହାକୁ ତିନି ସୋପାନ ପ୍ରଣାଳୀ କୁହାଯାଏ । 

୧. ଅନ୍ତରାଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ (ଈଂରାଜୀରେ Inner photoelectric effect)

୨. ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବିଚ୍ଛୁରଣ

୩. ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବହିର୍ଗମନ

## ଇତିହାସ 
ଧାତବ ପୃଷ୍ଠ ମୁକ୍ତିଦାୟିନୀ ଆବୃତ୍ତିରୁ ଅଧିକ ଆବୃତ୍ତିବିଶିଷ୍ଟ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ବିକିରଣର ସମ୍ମୁଖୀନ ହେଲେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବହିର୍ଗମନ ଆରମ୍ଭ ହୁଏ । କ୍ଷାରୀୟ ଧାତବ ପଦାର୍ଥ ପାଇଁ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକ, ଅନ୍ୟ ଧାତବ ପଦାର୍ଥ ପାଇଁ ଅତିବାଇଗଣୀ ନିକଟବର୍ତ୍ତୀ ଓ ଅଧାତବ ପଦାର୍ଥ ପାଇଁ ଅତ୍ୟନ୍ତ ବାଇଗଣୀ ରଶ୍ମୀ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନମାନଙ୍କୁ ଧାତବପୃଷ୍ଠରୁ ତଡ଼ିବାରେ ସମର୍ଥ ହୋଇଥାନ୍ତି । ସାଧାରଣତଃ ଅତିବାଇଗଣୀ ଆଲୋକ କ୍ୟାଥୋଡ୍ ରଶ୍ମୀ ପରି ବିଯୁକ୍ତଚାର୍ଜିତ କଣିକାମାନଙ୍କର ରଶ୍ମୀ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରନ୍ତି ଓ ଗ୍ୟାସରେ ଆୟନ୍ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରନ୍ତି । ପ୍ରଥମେ ୧୮୮୭ ମସିହାରେ ହର୍ଜ୍ ଓ ହଲ୍ୱାକ୍ସ୍ ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟା ଆବିଷ୍କାର ଆବିଷ୍କାର କରିଥିଲେ । ୧୯୯୦ରେ ଫିଲିପ୍ ଲେନାର୍ଡ୍ ମଧ୍ୟ ଏହାର ପୁଷ୍ଟି କରିଥିଲେ । 

ଏପରି ପ୍ରଭାବ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରୁଥିବା ଘନ ଅତିବାଇଗଣୀ ଆଲୋକ ଆର୍କ୍ ବତୀରୁ, ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମର ଦହନରୁ ବା ଅଭ୍ର ଓ କାଡମିୟମ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ମଧ୍ୟରେ ସ୍ଫୁଲିଂଗଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି କରାଯାଇପାରେ । ସୂର୍ଯ୍ୟ ଆଲୋକରେ ଥିବା ଅତିବାଇଗଣୀ ରଶ୍ମୀ ବାୟୁମଣ୍ଡଳରେ କ୍ଷୟ ହୋଇଯାଏ । ତେଣୁ ଏହା ଆର୍କ୍ ବତୀପରି ପ୍ରଭାବ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ ନାହିଁ । ଅତିବାଇଗଣୀ ରଶ୍ମୀ ପଡ଼ିଲେ ଧାତବ ପଦାର୍ଥ ସମେତ ଅନ୍ୟ କେତେକ ପଦାର୍ଥରୁ ମଧ୍ୟ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନିର୍ଗତ ହୋଇପାରିବ ।

## ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଅନ୍ୟ ପ୍ରଭାବ 
୧. ଆଲୋକ-ଗୁଣକ (ଈଂରାଜୀରେ Photomultiplier)ରେ ଏହି ପ୍ରଭାବର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ । ଏହି ଯନ୍ତ୍ରର କାମ ହେଲା ତଳ ଆବୃତ୍ତିର ବା ନିମ୍ନମାନର ଆଲୋକକୁ ବ୍ୟବହାର କରି ପରିବର୍ଦ୍ଧିତ କରି ମାପିବା । 

୨. ଛବି ସେନ୍ସର୍ (ଈଂରାଜୀରେ Image Sensors) ପୂର୍ବ ସମୟର କଳମୁକୁରରେ ବ୍ୟବହୃତ ହେଉଥିଲା । ଏଥିରେ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପ୍ରଭାବ ବ୍ୟବହାର କରି ଚିତ୍ରକୁ ଏକ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସିଗନାଲରେ ପରିଣତ କରାଯାଏ । 

୩. ସୁନା-ପାତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପ୍ (ଈଂରାଜୀରେ Gold-leaf Electroscope) ସ୍ଥିତ-ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଚିହ୍ନଟ କରବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରେ ଏବଂ ଆଲୋକ-ବୈଦ୍ୟୁତିକ ନିୟମରେ କାମ କରେ। 

୪. ଫଟୋ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି (ଈଂରାଜୀରେ Photoelectron spectroscopy)

୫. ଚନ୍ଦ୍ରର ଧୂଳିକଣା ଏହି ପ୍ରଭାବରେ ସୂର୍ଯ୍ୟର ଆଲୋକ ପାଇ ଚାର୍ଜିତ ହୁଅନ୍ତି ଓ ପରସ୍ପରଠୁ ବିକର୍ଷିତ ହୋଇ ଏକ ଧୂଳିମୟ ବାୟୁମଣ୍ଡଳ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି । ଏଥିପାଇଁ ସୂର୍ଯ୍ୟାସ୍ତ ସମୟର ଚନ୍ଦ୍ର କ୍ଷୀଣ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ ଦେଖାଦିଏ ।  

## ଆଧାର
## ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଲିଙ୍କ୍
*AstronomyCast "http://www.astronomycast.com/2014/02/ep-335-photoelectric-effect/". AstronomyCast.
*Nave, R., "*Wave-Particle Duality*". HyperPhysics.
*"*Photoelectric effect*". Physics 2000. University of Colorado, Boulder, Colorado.
*ACEPT W3 Group, "*The Photoelectric Effect*". Department of Physics and Astronomy, Arizona State University, Tempe, AZ.
*Haberkern, Thomas, and N Deepak "*Grains of Mystique: Quantum Physics for the Layman*". Einstein Demystifies Photoelectric Effect, Chapter 3.
*Department of Physics, "*The Photoelectric effect *". Physics 320 Laboratory, Davidson College, Davidson.
*Fowler, Michael, "*The Photoelectric Effect*". Physics 252, University of Virginia.
*Go to "*Concerning an Heuristic Point of View Toward the Emission and Transformation of Light *" to read an English translation of Einstein's 1905 paper. (Retrieved: 2014 Apr 11)
*http://www.chemistryexplained.com/Ru-Sp/Solar-Cells.html
*Photo-electric transducers: http://sensorse.com/page4en.html

*Applets*
*"*Photoelectric Effect*". The Physics Education Technology (PhET) project. (Java)
*Fendt, Walter, "*The Photoelectric Effect *". (Java)
*"*Applet: Photo Effect *". Open Source Distributed Learning Content Management and Assessment System. (Java)

ଶ୍ରେଣୀ:ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ