Закони зовнішнього фотоефекту.

Пояснення фотоефекту на основі квантової теорії.

Зовнішнім фотоефектом називають вилітання електронів з речовини під дією випромінявання, яке падає на неї.

Згідно квантової теорії, випромінювання яке падає на метал складається з фотонів з енергією . Один електрон або повністю поглинає один тквант енергії, або взагалі не поглинає (він не може поглинути півтора кванта). Якщо величина квантів більша за роботу виходу електрона з металу, то електрони можуть вилетіти з металу. При цьому частина енергії поглинутого кванта витратиться на виконання роботи виходу, а решта становитиме кінетичну енергію електрона.

- рівняння Ейнштейна для фотоефекту.

При червоній межі фотоефекту енергії кванта вистачає тільки на виривання електрона з металу: . З формули вилно, що червона межа фотоефекту залежить тльки від роботи вижоду електрона з металу, яка залежить тільки від матеріалу електрода. Отже третій закон фотоефекту пояснюється тільки квантовою теорією, Навіть якщо на катод буде падати видеме випромінювання потужністю10000 Ват воно не спричинить фотоефект. Це явище не пояснюється хвильовою теорією світла, а тільки квантовою

.

 

Квантова оптика

1. Фотоелемент зі зовнішнім фотоефектом.

2. Внутрішній фотоефект.

3. Фото опори.

4. Фотоелемент із внутрішнім фотоефектом.

1. Фотоелемент зі зовнішнім фотоефектом.

Прилади в яких енергія випромінювання перетворюється в електричну енергію завдяки фотоефекту називаються фотоелементами.

 

 

2. Внутрішній фотоефект.

 

При звичайній кімнатній температурі напівпровідник має дуже великий опір, тому що в ньому не має вільних носіїв зарядів. При освітлені напівпровідника у ньому утворюються пари електрон-«дірка». Цей процес називається внутрішнім фотоефектом. При освітлені напівпровідника його опір зменшується, а провідність збільшується. Додаткова провідність напівпровідника зумовлена його опромінюванням називається його фотопровідністю.

Фотоопори.

Пристрій дія якого грунтується на фотопровідності напівпровідників називається фоторезистором або фотоопором. При виготовлені фоторезисторів або фотоопорів тонкий шар напівпровідників наносять на ізолятор з лектродами у вигляді смуг і покривають плівкою прозорого лаку при кімнатній температурі напівпровідник має дуже великий струм і якщо він не освітлюється, то в колі буде проходити дуже маленький струм. Підчас освітлення напівпровідника його опір зменшується зі збільшенням освітленості.

Застосування дивіться питання 1 в підручнику 11 клас в цій темі.

 

4. Фотоелемент із внутрішнім фотоефектом.

Внутрішній фотоефект використовують для перетворення енергії випромінювання в електричну енергію в напівпровідних елементах з pn-переходом. Кремнієві фотоелементи називаються сонячними батереями. Елемент сонячної батереї – це пластина кремнію n-типу оточена шаром кремнію p-типу товщиною близько 1мкм. Під час освітлення поверхні бтереї в тонкому зовнішньому шарі p-типу утворюються пари електон-«дірка», які відразу потрапляють в pn-перехід. У pn-переході електрони під дією поля перекидаються в n-область, а дірки відкидаються в p-область. Це означає, що під час освітлення між переходами виникає електрорушійна сила, величина якої дорівнює близько 0,5В. ККД даних елементів становить 10%.