प्रश्न : इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को परिभाषित करें और इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के विभिन्न प्रकारों को बताइए।
परिभाषा: धातु की सतह से बाहरी ऊर्जा प्रदान कर इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन की घटना को इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन कहा जाता है।
स्पष्टीकरण: धातुओं में, परमाणु के बाहरी कक्ष के इलेक्ट्रॉन ढीले बंधे होते हैं और सामान्य तापमान पर भी वे धातु के भीतर सभी संभावित दिशाओं में स्वतंत्र रूप से गति कर सकते हैं। इन इलेक्ट्रॉनों को मुक्त इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन ही धातु की विद्युत चालकता के लिए जिम्मेदार होते हैं। हालाँकि, ये मुक्त इलेक्ट्रॉन अपने आप धातु की सतह को नहीं छोड़ सकते। जैसे ही कोई इलेक्ट्रॉन धातु की सतह छोड़ने की कोशिश करता है, सतह पर एक धनात्मक आवेश उत्पन्न हो जाता है जो इस इलेक्ट्रॉन को वापस आकर्षित करने लगता है। यह आकर्षण बल सतह बाधा के रूप में कार्य करता है। कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन तभी सतह को छोड़ सकता है जब उसे सतह बाधा को पार करने के लिए पर्याप्त बाहरी ऊर्जा प्रदान की जाए।
इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के प्रकार:
धातु की सतह से इलेक्ट्रॉन को उत्सर्जित करने के लिए आवश्यक बाहरी ऊर्जा विभिन्न तरीकों से दी जा सकती है, जिससे इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के विभिन्न प्रकार उत्पन्न होते हैं, जो नीचे दिए गए हैं:
(i) तापायनिक उत्सर्जन:
जब किसी धातु की सतह को गर्म किया जाता है तो उससे इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की प्रक्रिया को तापायनिक उत्सर्जन कहा जाता है। धातु के मुक्त इलेक्ट्रॉन ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित कर सतह बाधा को पार कर लेते हैं और सतह से बाहर निकल जाते हैं। इस प्रकार उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को थर्मियंस भी कहते हैं क्योंकि वे ऊष्मीय ऊर्जा के कारण उत्सर्जित होते हैं।
(ii) प्रकाश विद्युत उत्सर्जन:
जब किसी उपयुक्त आवृत्ति की प्रकाश किरण धातु की सतह पर डाली जाती है, तो उससे इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की प्रक्रिया को प्रकाश विद्युत उत्सर्जन कहा जाता है। मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रकाश की ऊर्जा को अवशोषित कर सतह बाधा को पार कर लेते हैं और सतह से निकल जाते हैं। ऐसे इलेक्ट्रॉनों को फोटो-इलेक्ट्रॉन कहा जाता है क्योंकि वे प्रकाश (फोटो) ऊर्जा के कारण उत्सर्जित होते हैं।
(iv) क्षेत्र उत्सर्जन (कोल्ड कैथोड उत्सर्जन):
जब किसी धातु की सतह पर (लगभग $ 10^8 $ वोल्ट प्रति मीटर) अत्यधिक तीव्र विद्युत क्षेत्र डाला जाता है, तब सतह से मुक्त इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की प्रक्रिया को क्षेत्र उत्सर्जन या कोल्ड कैथोड उत्सर्जन कहते हैं।
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