निरोधी विभव (कट ऑफ वोल्टेज )

Cut off potential/Stopping potential

निरोधी विभव (कट ऑफ वोल्टेज ), जिसे रोकने की वोल्टेज भी कहा जाता है, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, जो प्रकाश के पदार्थ-रूप एवं विकिरण रुप की दोहरी प्रकृति को समर्थित करने वाले प्रमुख साक्ष्य में से एक है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव अवलोकन

प्रकाश क्वांटा - फोटॉन के अवशोषण के साथ धातु की प्लेट से इलेक्ट्रॉनों का फोटो उत्सर्जन

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव,एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश, प्रायः फोटॉन के रूप में, से प्रकाशित होने पर किसी सामग्री से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। यह प्रभाव,प्रकाश की कण जैसी प्रकृति को समर्थित करने के लिए महत्वपूर्ण साक्ष्य प्रदान करता है।

प्रयोगात्मक स्थापना

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग में, एक धातु की सतह (प्रायः एक फोटोकैथोड) को एक विशिष्ट आवृत्ति के प्रकाश से प्रदीप्त किया जाता है। जब आपतित प्रकाश के फोटॉन धातु की सतह से टकराते हैं, तो धातु से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। इन उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को विद्युत धारा के रूप में एकत्र कर मापा जा सकता है।

कटऑफ वोल्टेज (विभव)स्पष्टीकरण

किन्ही विशेष प्रकार के पदार्थों से बनी सामग्री में कटऑफ वोल्टेज, विद्युत वोल्टेज का वह न्यूनतम नकारात्मक (विद्युत क्षमता ) मूल्य है, की जिसपर उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को एनोड तक पहुंचने से रोकने के लिए एकत्रित इलेक्ट्रोड, जिसे प्रायः एनोड कहा जाता है, पर आरोपित किया जाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, यह वह वोल्टेज है जिसे इलेक्ट्रॉनों को एनोड में जाने से रोकने के लिए विपरीत दिशा में लागू करने की आवश्यकता होती है।

गणितीय समीकरण

उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की कटऑफ वोल्टेज (Vstop​) और गतिज ऊर्जा (K.E.) के बीच संबंध को निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

eVstop=उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम ऊर्जा

कहाँ:

   e एक इलेक्ट्रॉन का आवेश है (लगभग 1.602×10−191.602×10−19 कूलम्ब)।

   Vstop कटऑफ वोल्टेज या रोकने की वोल्टेज है।

   उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम ऊर्जा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा है।

इस समीकरण में, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा eVstop​ द्वारा दी गई है, और यह इलेक्ट्रॉनों को एनोड तक पहुंचने से रोकने के लिए आवश्यक ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है।

प्रमुख बिंदु

•    कटऑफ वोल्टेज आपतित प्रकाश की आवृत्ति पर निर्भर करती है। प्रकाश की विभिन्न आवृत्तियों में अलग-अलग कटऑफ वोल्टेजएं होंगी।
•    यदि आपतित प्रकाश की आवृत्ति एक निश्चित सीमा (दहलीज आवृत्ति) से कम है, तो प्रकाश की तीव्रता की परवाह किए बिना, कोई भी इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित नहीं होता है।
•    फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रकाश की कण जैसी प्रकृति के लिए मजबूत सबूत प्रदान करता है, क्योंकि इसे इलेक्ट्रॉनों के साथ व्यक्तिगत फोटॉन की बातचीत से समझाया जा सकता है।

संक्षेप में

कटऑफ वोल्टेज और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव को समझने ने क्वांटम यांत्रिकी के विकास और पदार्थ और विकिरण की दोहरी प्रकृति की हमारी समझ में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, जहां कणों और तरंगों दोनों गुणों को प्रकाश और इलेक्ट्रॉनों जैसे पदार्थ कणों द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।