2015-06-24
386
Настоящая работа посвящена наблюдению и изучению внешнего фотоэффекта, а также экспериментальной проверке законов фотоэффекта. На рис.6 представлена схема экспериментальной установки.
Два фотоэлемента (вакуумный и газонаполненный) укреплены на подставке. Для включения одного из них в цепь служит тумблер К, находящийся на верхней крышке кожуха, прикрывающего фотоэлементы. Источник света (осветительную лампу) можно передвигать по оптической скамье. Расстояние между осветителем и фотоэлементами измеряется линейкой. Разность потенциалов между катодом и анодом создается с помощью универсального источника питания (УИП-1), а измеряется вольтметром В. Фототок измеряется гальванометром G.
Вакуумный фотоэлемент. На рис.7 схематично показан внешний вид вакуумного фотоэлемента. На внутреннюю стенку стеклянной колбы, из которой откачан воздух, с одной стороны нанесен фотокатод. В центре колбы вакуумного фотоэлемента укреплен металлический анод в виде небольшого кольца или пластинки. Колба снабжена пластмассовым цоколем. В нижней части цоколя находятся контактные штырьки, к которым подводятся соединительные провода от фотокатода и анода. При помощи этих штырьков фотоэлемент вставляется в фотоэлементную панель. Для работы фотоэлемента к его аноду и катоду подключают источник электрической энергии. Анод соединяется с положительным зажимом источника, а фотокатод — с отрицательным.
У вакуумных фотоэлементов, начиная с некоторого значения анодного напряжения, прекращается дальнейший рост фототока: наступает состояние насыщения, при котором все вылетающие из катода электроны полностью попадают на анод. Величина тока насыщения (обычно измеряемая в мкА), отнесенная к единице светового потока (в люменах), называется чувствительностью фотоэлемента; она указывается в паспорте фотоэлемента. Чувствительность вакуумных фотоэлементов невелика, в среднем составляет 20-40 мкА/лм.
Газонаполненный фотоэлемент. С целью создания прибора с более высокой чувствительностью фотоэлементы наполняют инертным газом (Ar, Ne, He) при давлении порядка нескольких сотых долей миллиметра ртутного столба. В этом случае вылетевшие с фотокатода электроны ускоряются электрическим полем и ионизируют частицы газа, наполняющего фотоэлемент. Полученные в результате ионизации новые электроны, ускоряясь электрическим полем, в свою очередь, ионизируют молекулы газа. В результате к аноду устремляется всё возрастающая лавина электронов, от чего сильно увеличивается чувствительность. Сила фототока также увеличивается и теоретически может быть сколь угодно большой; ток насыщения отсутствует. Однако практически величина анодного напряжения газонаполненного фотоэлемента не должна превышать определенной величины, при которой внутри прибора возникнет пробой. Чувствительность данного типа фотоэлементов достигает 150 мкА/лм.
