Лекция № 22. Тема: Фотоэлектрический эффект

Тема: Фотоэлектрический эффект. Виды фотоэффекта. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Эффект Комптона. Фотоэлектрические приборы и их использование в текстильной промышленности и швейном производстве.

Фотоэлектрические явления – электрические явления (измене­ние электропроводности, возникновение ЭДС или эмиссия электро­нов), происходящие в веществах под действием электромагнитно­го излучения. Все фотоэлектрические явления обусловлены откло­нением от равновесия, существующего между электронами и атом­ным остовом вещества (кристаллической решеткой). К фотоэлектри­ческим явлениям следует отнести: внешний фотоэффект, внутрен­ний фотоэффект, фотопроводимость, вентильный фотоэффект и другие.

При внешнем фотоэффекте свободные электроны вырываются на­ружу из проводника, а при внутреннем фотоэффекте кванты оптичес­ких лучей, воздействуя на связанные электроны непроводников и полупроводников, переводят их в состояние полусвободных или сво­бодных электронов и этим увеличивают проводимость тела.

Законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова):

1. Сила фототока насыщения J_н прямо пропорциональна падающему световому потоку: J_н = К Ф, где К – фоточувствительность освещаемой поверхности.

2. Скорость фотоэлектронов возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от его интенсивности.

3. Независимо от интенсивности света фотоэффект начинается только при определенной (для данного металла) минимальной частоте света, называемой красной границей фотоэффекта.

A K

P

Cu Zn

Схема установки для внешнего фотоэффекта

Уравнение Эйнштейна: hn = А + mn²/2. А – работа выхода электрона из металла.

Фотоэлектрические приборы:

Спектрофотометр обычно состоит из двух частей: монохроматора, выделяющего однородное излучение из спек­тра источника света, и фотоэлемента, измеряющего оптические ха­рактеристики материала в свете однородного излучения, вышедшего из монохроматора.

Фотоэлектрические колориметры. Колориметр от латинского слова color(цвет) – оптический прибор для измерения цвета. Метод фотоэлектрической колориметрии основан на использовании фотоэлектрических приемников излучения с соответственно выбранными кривыми спектральной чув­ствительности. В этом случае излучение освещающего источника света, отраженное от измеряемого образца, воспринимается тремя фото­элементами, величины фототоков которых позволяют рассчитывать зна­чения координат цвета образца. Координаты цвета – три числа, указы­вающие в каких количествах следует смешать излучения, отвечаю­щие единичным цветам, чтобы получит колориметрическое равенство с измеряемым цветом.

Для полной характеристики цвета объекта, помимо координат цвета колориметром определяются также величины коэффициентов отражения r и пропускания t.

Компараторы цвета. Компаратор от латинского слова compara (сравниваю) – измерительный прибор для сравнения измеряемых величин с эталоном.