ஹெர்ட்ஸ், ஹால்வாக்ஸ் மற்றும் லெனார்டு ஆகியோரது சோதனைகள் ஹெர்ட்ஸின் சோதனை

ஒளிமின் விளைவு (Photoelectric effect)

ஹெர்ட்ஸ், ஹால்வாக்ஸ் மற்றும் லெனார்டு ஆகியோரது சோதனைகள் ஹெர்ட்ஸின் சோதனை

மாக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தக் கொள்கையானது மின்காந்த அலைகளின் இருப்பைக் கணித்தது. மேலும் ஒளியானது மின்காந்த அலைகளே எனவும் அக்கொள்கை முடிவு செய்தது. பின்னர் பல சோதனைகளின் வாயிலாக மின்காந்த அலைகளை உருவாக்கவும், கண்டறியவும் அறிவியல் அறிஞர்கள் முயற்சி செய்தனர்.

1887இல் ஹென்ரிச் ஹெர்ட்ஸ் என்பவர் முதன் முதலில் மின்காந்த அலைகளை வெற்றிகரமாக உருவாக்கியும், கண்டறியவும் செய்தார். அவர் உயர் மின்னழுத்த தூண்டு சுருள்களின் முனைகளில் இரு உலோக கோளங்களை இணைத்து, அவற்றின் இடையே மின்னிறக்கத் தீப்பொறியை ஏற்படுத்தினார் (இதைப் பற்றி பன்னிரெண்டாம் வகுப்பு இயற்பியலின் அலகு 5 இல் படித்துள்ளோம்) தீப்பொறி ஏற்பட்டவுடன், மின் துகள்கள் முன்னும் பின்னும் தீவிரமாக அலைவுறுவதால் மின்காந்த அலைகள் தோற்றுவிக்கப்படுகின்றன.

இவ்வாறு உருவாக்கப்பட்ட மின்காந்த அலைகளைக் கண்டறிவதற்கு வட்ட வடிவில் வளைக்கப்பட்ட தாமிரக்கம்பி பயன்பட்டது. வெற்றிகரமாக அலைகள் கண்டறியப்பட்டாலும், சிறு தீப்பொறிகளைக் காண்பது கடினமாக இருந்தது.

தீப்பொறிகளை எளிதில் காண்பதற்கு ஹெர்ட்ஸ் பல்வேறு முயற்சிகளைச் செய்தார். இறுதியில் புறஊதாக் கதிர்களை தீப்பொறி மீது விழச்செய்யும் போது அவை மேலும் தீவிரமடைவதைக் கண்டறிந்தார்.

தீப்பொறியின் இந்த செயல்பாட்டிற்கான காரணம் அந்தத் தருணத்தில் தெரியவில்லை . ஒளிமின் உமிழ்வே இச்செயலுக்கு காரணம் என பின்னர் கண்டறியப்பட்டது. புறஊதாக் கதிர்கள் உலோகக் கோளத்தின் மீது படும்போது அதன் மேற்பரப்பிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்படுவதால்தான் தீப்பொறியின் தன்மை தீவிரமடைகிறது.

உங்களுக்குத் தெரியுமா?

சுவாரசியமான ஒரு விஷயத்தை  இங்கு கவனிக்க வேண்டும். ஒளியானது மின்காந்த அலைகள் என்பதை உறுதி செய்தது ஹெர்ட்ஸின் சோதனை. ஆனால் அதே சோதனைதான் ஒளியானது துகள் இயல்பும் கொண்டுள்ளது என்பதற்கான முதல் ஆதாரத்தையும் கொடுத்துள்ளது.

ஹால்வாக்ஸ் சோதனை

வில்ஹெம் ஹால் வாக்ஸ் எனும் ஜெர்மானிய இயற்பியலாளர் 1888இல், தீப்பொறியின் மேற்கண்ட வித்தியாசமான இயல்பானது புற ஊதாக் கதிரினால் ஏற்படுகிறது என்பதை எளிய சோதனை மூலம் நிரூபித்தார்.

மின்காப்புத் தூணின் மீது வைக்கப்பட்ட தூய்மையான வட்ட வடிவ துத்தநாகத் தட்டு ஒன்று தங்க இலை மின்னூட்டங்காட்டியுடன் ஒரு கம்பி மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. வில் விளக்கிலிருந்து வரும் புறஊதாக் கதிர்களை மின்னூட்டமற்ற துத்தநாகத் தட்டின் மீது படுமாறு செய்தால், தட்டானது நேர்மின்னூட்டத்தைப் பெறுகிறது. ஆகவே படம் 7.6 (அ) இல் காட்டியுள்ளவாறு இலைகள் ஒன்றுக்கொன்று விலகல் அடைகின்றன.

(இ) படம் 7.6 (அ) மின்னூட்டமற்ற துத்தநாகத் தட்டு (ஆ) எதிர் மின்னூட்டம் பெற்ற துத்தநாகத் தட்டு (இ) நேர் மின்னூட்டம் பெற்ற துத்தநாகத் தட்டு ஆகியவை மீது புற ஊதாக் கதிர்கள் படுதல்

மேலும் எதிர் மின்னூட்டம் பெற்ற துத்தநாகத் தட்டின் மீது புற ஊதாக் கதிர்களைப் படுமாறு செய்தால், மின் துகள்கள் வேகமாக கசிவதால் இலைகள் மூடிக் கொள்கின்றன (படம் 7.6 (ஆ )) நேர் மின்னூட்டம் பெற்ற துத்தநாகத் தட்டின் புற ஊதாக் கதிர்கள் படும் போது, அது மேலும் நேர்மின்னூட்டம் கொண்டதாக மாறுகிறது. அதனால் இலைகள் மேலும் திறந்து கொள்கின்றன

(படம் 7.6 (இ)). மேற்கண்ட சோதனைகளிலிருந்து, புற ஊதாக் கதிர்களின் செயல்பாட்டினால் துத்தநாகத் தட்டிலிருந்து எதிர் மின்னூட்டம் பெற்ற எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்படுகின்றன என்று முடிவாகிறது.

லெனார்டு சோதனை

1902- ஆம் ஆண்டில், லெனார்டு என்பவர் எலக்ட்ரான் உமிழ்வு நிகழ்வினை விரிவாகச் சோதனை செய்தார். அவரது எளிய சோதனை அமைப்பு படம் 7.7 ல் காட்டப்பட்டுள்ளது. இந்த சோதனைக் கருவியில் A மற்றும் C என்ற இரு உலோக தட்டுகள் வெற்றிடமாக்கப்பட்ட குவார்ட்ஸ் குழாயினுள் வைக்கப்பட்டுள்ளன. கால்வனாமீட்டர் G மற்றும் மின்கலத் தொகுப்பு B ஆகியவை மின்சுற்றில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

படம் 7.7 லெனார்டு சோதனை அமைப்பு

C எனும் எதிர்மின் தட்டின் மீது புறஊதாக் கதிர்கள் படும்போது, மின்சுற்றில் மின்னோட்டம் பாய்வதை கால்வனாமீட்டரின் விலக்கம் மூலம் அறியலாம். ஆனால், புற ஊதாக் கதிர்கள் நேர்மின் தட்டின் மீது படும் போது, சுற்றில் எவ்வித மின்னோட்டமும் ஏற்படுவதில்லை.

மேற்கண்ட சோதனைகளிலிருந்து, எதிர்மின் தட்டின் மீது புற ஊதாக் கதிர்கள் விழும்போது எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்படுகின்றன. அவை நேர்மின் தட்டு A வினால் கவரப்படுகின்றன என்று முடிவாகிறது. வெற்றிடக் குழாயின் வழியே எலக்ட்ரான்கள் நேர்மின் தட்டை அடைந்தவுடன் மின்சுற்று மூடப்பட்டு, மின்னோட்டம் பாய்கிறது. எனவே எதிர்மின் தட்டின் மீது படும் புறஊதாக் கதிர்கள், தட்டின் மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான் உமிழ்வு நடைபெறுவதற்கு காரணமாக அமைகின்றன.

ஒளிமின் விளைவு

உலோகத்தட்டு ஒன்றின் மீது ஒளி அல்லது தகுந்த அலைநீளம் (அல்லது அதிர்வெண்) கொண்ட மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு படும்போது, அதிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்படுகின்றன. இதுவே ஒளிமின் விளைவு எனப்படும். உமிழப்படும் இந்த எலக்ட்ரான்களுக்கும் பிற எலக்ட்ரான்களுக்கும் வேறுபாடு இல்லையெனினும், இந்த எலக்ட்ரான்களைப் பொதுவாக ஒளி எலக்ட்ரான்கள் எனவும், இவற்றால் உருவாகும் மின்னோட்டத்தை ஒளிமின்னோட்டம் எனவும் அழைக்கலாம்.

காட்மியம், துத்தநாகம், மெக்னீசியம் போன்ற உலோகங்கள் புறஊதாக் கதிர்களினால் ஒளிமின் உமிழ்வைத் தருகின்றன. ஆனால் கார உலோகங்களான லித்தியம், சோடியம், சீசியம் போன்றவை நீண்ட அலைநீளம் கொண்ட அலைகளான கண்ணுறு ஒளியினால் கூட ஒளிமின் உமிழ்வைத் தருகின்றன. தகுந்த அலைநீளம் கொண்ட மின்காந்த அலைகள் படுவதால் ஒளி எலக்ட்ரான்களை உமிழும்பொருள்களை ஒளிஉணர் பொருள்கள் (photosensitive materials) எனலாம்.