主な違い – 光電効果と光起電力効果
光電効果と光起電力効果とは、物質が光を受けたときにどのような反応を示すかを説明する概念です。
光電効果とは、入射した光に反応して物質の表面から電子が放出されることを言います。
金属がこの性質を示すことが多い。
光起電力効果とは、密着している2つの異種材料に光を当てると電圧が発生する現象です。
光電効果と太陽光発電効果の主な違いは、光電効果では電子が空間に放出されるのに対し、太陽光発電効果では電子が異なる物質に入り込むことである。
光電効果とは
光電効果とは、入射光に反応して物質表面から電子が放出される現象です。
入射光とは、表面に当たる光線のことです。
金属表面で発生します。
光のエネルギーは金属中の電子に吸収され、この電子が放出される。
しかし、光のエネルギーは、このように電子が放出されるために必要なエネルギーと正確に等しくなければならない。
放出された電子は、光電子と呼ばれます。
放出される光のエネルギーは、入射光のエネルギーに依存しません。
入射光は、光子という形でエネルギーを運びます。
光子のエネルギーは光の周波数に正比例します。
このエネルギーが、表面の電子が電子の束縛エネルギーに打ち勝つのに十分であれば、電子は放出される。
もし、このエネルギーが電子の結合エネルギーより高くない場合、電子は脱出することができない。
したがって、電子の放出は、1つの光子が持つエネルギー量に依存する。
吸収されたエネルギーは、電子の結合エネルギーに打ち勝って表面からエネルギーを放出するために使われ、残りは電子の運動エネルギーを増大させるために使われる。
そして、電子は自由な粒子として放出されることができる。
太陽光発電とは？
光起電力効果とは、密着している2つの異種材料に光を当てると、電圧が発生する現象です。
その結果、材料に電圧が発生し、電流が流れます。
このとき発生する電流を光電流という。
ここで、電子の放出は起きない。
電子はエネルギーを吸収するが、物質中に保持される。
この効果は、半導体で観察することができる。
図2: 光起電力効果の応用例である太陽光発電パネル
電子はエネルギーを吸収すると、励起状態になる。
入射光の光子は、電子の励起のためのポテンシャル障壁を乗り越えるのに十分なエネルギーを持っている必要がある。
すると、電子は自由な状態になる。
この自由電子は、異種物質の2つの結晶の間の障壁を越えることができる。
物質の一端に負の電荷を与えると、負に帯電した端から電子が移動して電流が発生する。
光電効果と光起電力効果の違い
定義
光電効果。
光電効果とは、入射光に反応して物質表面から電子が放出されること。
光起電力効果。
光起電力効果とは、密着している2つの異種材料に光を当てると電圧が発生する現象です。
電子放出
光電効果。
光電効果で電子が放出される。
光起電力効果。
光起電力効果では、電子は放出されない。
電流
光電効果。
光電効果：電流は発生しません。
光起電力効果。
光起電力効果：電流は発生しません。
必要なエネルギー
光電効果。
光電効果は、光子のエネルギーが電子の結合エネルギーに打ち勝つのに十分である場合に起こる。
光起電力効果。
光起電力効果は、光子のエネルギーが励起の電位障壁に打ち勝つのに十分なときに起こる。
結論
光電効果とは、光を当てた金属表面から電子が放出されることである。
光起電力効果とは、光を当てたときに物質中に電流が発生することです。
光電効果と太陽光発電効果の主な違いは、光電効果では電子が空間に放出されるのに対し、太陽光発電効果では電子が別の物質に入り込むことである。
