Energiýa hemişe adamzadyň jemgyýetçilik özgerişinde we öňe gitmeginde möhüm faktor bolup geldi. Bu ähmiýet, esasanam, iki senagat rewolýusiýasyndan soň has aýdyň boldy we adamlaryň energiýa ösüşiniň möhüm roluny barha has-da duýmagyna sebäp boldy.
Häzirki çalt ösýän jemgyýetde, gazylyp alynýan ýangyçlar (kömür, nebit we ş.m.) ýaly däp bolan energiýa çeşmeleri uzak wagtlap gaýtadan dikeldilme siklleri, gorlaryň azalmagy we hiliniň peselmegi sebäpli uly kynçylyklara duçar bolýar. Bu meseleler artýan energiýa islegini kanagatlandyrmagy barha kynlaşdyrýar we täze energiýa çeşmeleriniň ösdürilmegini we ulanylyşyny öň plana çykarýar.
Fotosintezden ylham almak: Gün energiýasyndan peýdalanmak
Bilşimiz ýaly, Ýer ýüzündäki ulanylyp bilinýän energiýanyň tas ählisi ösümliklerde fotosintez arkaly emele gelýär.
Fotosintez ösümlikleriň gün şöhlesiniň aşagynda uglerod dioksidi we suw ulanyp şekerleri sintezleýän biologiki prosesdir. Bu şekerler metabolizm wagtynda energiýa çykarýandygy üçin, gün energiýasy şeýle saklanýar.
Şeýle-de bolsa, bu energiýa aňsatlyk bilen ulanylyp bilinmeýär we adatça biziň adatça ulanýan görnüşimiz bolan elektrik energiýasyna öwrülmegi talap edýär. Fizikanyň pikiriçe, energiýa öwrülmegi hemişe käbir ýitgileri öz içine alýar. Şonuň üçin Gün energiýasyny gönüden-göni elektrik energiýasyna öwürmek ylmy-barlag işleriniň möhüm ugry boldy.
Gün energiýasyny gönüden-göni elektrik energiýasyna öwürmek mümkinmi? Bu prosese nähili faktorlar täsir edýär? Bular XIX asyryň başlarynda alymlar üçin çuňňur soraglardy. Bagtymyza, XIX asyryň ahyrynda uly bir öňegidişlik ýüze çykdy.
Fotoelektrik effektiň açylyşy
1887-nji ýylda meşhur fizik Heinrich Hertz (häzirki wagtda onuň ady ýygylyk birligi hökmünde ulanylýar) belli bir material ýüzlerine düşýän ýagtylygyň olaryň elektrik häsiýetlerini üýtgedip biljekdigini tötänleýin anyklady. Soňraky barlaglar bu hadysanyň soňra fotoelektrik effekt diýlip atlandyrylan elektron akymynyň sebäpli ýüze çykandygyny görkezdi.
Şol döwürde Nýuton tarapyndan esaslandyrylan klassiki fizika ylmy pikirde agalyk edýärdi. Ol ýagtylygyň efir atly gurşawda hereket edýän tolkundygyny öňe sürýärdi (kölde ýaýraýan tolkunlara meňzeýär). Bu teoriýa görä, tolkun energiýasy onuň amplitudasyna (yşygyň intensiwligine) baglydy.
Bu düşündiriş düşnükli ýalydy. Mysal üçin, gün şöhlesi gyşda ýakymly ýylylyk duýulýar, ýöne tomsuň güýçli yssysynda gün şöhlesine ýanmaga sebäp bolup biler. Şonuň üçin klassiki fizikada fotoelektrik effektiň ýagtylygyň intensiwligine baglydygy hasaplanylýardy. Şeýle-de bolsa, tejribeler tersini görkezdi.
Barlaglar belli bir material üçin ýagtylygyň käbir reňkleriniň intensiwligine garamazdan fotoelektrik effekt döredip bilmeýändigini, beýlekileriniň bolsa pes intensiwlikde hem elektrik energiýasyny öndürip biljekdigini görkezdi. Bu netijeler klassiki fizika bilen ters gelip, ony krizise saldy we ylmy rewolýusiýanyň başlanmagyna sebäp boldy.
Eýnşteýn syry açýar
Bu ylmy tupanyň arasynda Albert Eýnşteýn fotoelektrik effekt üçin täze düşündiriş berdi.
Eýnşteýn ýagtylygyň fotonlardan ybaratdygyny, olaryň her biriniň aýratyn energiýa paketini aňladýandygyny öňe sürdi. Fotonyň energiýasy onuň intensiwligine däl-de, onuň ýygylygyna (sekuntda yrgyldamalaryň sanyna) baglydyr. Şeýlelik bilen, materialyň elektronlary döredip biljekdigi fotonlaryň sanyna däl-de, doly fotonyň energiýasyna baglydyr.
Eýnşteýniň rewolýusiýa düşünjesi oňa 1921-nji ýylda fizika boýunça Nobel baýragyny getirdi, sebäbi ol klassiki fizikanyň düşündirip bilmedik möhüm meselesini çözdi.
Gün batareýalary: Yşygy elektrik energiýasyna öwürmek
Fotoelektrik effektiň açylmagy gün batareýalary ýaly amaly ulanylyşlaryň ýoluny açdy.
Gün batareýasy sendwiç ýaly bolup, elektron daşaýjy gatlak bilen deşik daşaýjy gatlagyň arasynda ýerleşdirilen ýagtylyga duýgur işjeň gatlak bar. Gurluşyň iki ujy elektrod materiallary, köplenç metal we indiý galaýy oksidi (ITO) bolup durýar.
Aktiw gatlak fotonlary özüne siňdirende, onuň elektronlary has ýokary energiýa derejelerine çenli gyjyndyrylýar. Bu gyjyndyrylan elektronlar elektron daşaýjy gatlaga geçirilýär, "deşikler" (elektronlary bolmadyk sebitler) bolsa deşik daşaýjy gatlak tarapyndan geçirilýär. Bu tertip toguň akymyny üpjün edýän zynjyr döredýär.
Şeýle enjam gurluşyny ulanmak arkaly gün energiýasyny gönüden-göni elektrik energiýasyna öwrüp bolýar, bu bolsa bize netijeli we arassa energiýa çeşmesini berýär.
Ylmy gözleglere hormat
Gün batareýalarynyň prinsipi ylmy barlaglaryň durmuşymyzy nähili düýpli gowulandyrandygyny görkezýär. Sansyz alymlaryň yhlaslylygy we olaryň täze açyşlary netijesinde adamzat tebigatyň güýjünden ýagty geljek üçin peýdalanmagyny dowam etdirýär. Geliň, olaryň ajaýyp goşantlaryna hormat goýalyň!
