Prima dată a fost găsită explicația teoretică pentru fenomenul efectului fotoelectric. efect fotoelectric

Efect fotoelectric intern a fost descoperit în 1873 de americanul W. Smith și englezul J. May. Adică mai devreme decât efectul fotoelectric extern.

Pentru a observa efectul fotoelectric intern în condiții de școală, puteți folosi o fotodiodă (a nu fi confundată cu un LED) sau un tranzistor vechi, care are un capac metalic bine tăiat pentru a deschide accesul la lumină către un cristal semiconductor. Dacă îl conectați la un redresor și un galvanometru, veți putea observa cum, chiar și în timpul zilei, conductivitatea cristalului crește brusc. O astfel de conducere se numește fotoconductivitate.

Legile efectului fotoelectric intern sunt mult mai complicate decât legile celui extern și nu le vom lua în considerare aici. Cu toate acestea, observăm că acestea se bazează pe conceptele de valență, niveluri electronice etc., cunoscute de dvs. din chimie și ne permit să explicăm apariția efectului fotoelectric în semiconductori.

Efectul fotoelectric extern și-a găsit aplicație în tehnologie în prima jumătate a secolului XX. Este, desigur, vocea cinematografiei tăcute de altădată. Celula fotoelectrică vă permite să transformați sunetul „fotografiat” pe film în audibil. Ușoară lampă obișnuită a trecut prin coloana sonoră a filmului, s-a schimbat și a căzut pe fotocelula (vezi foto). Cu cât trece mai multă lumină prin pistă, cu atât sunetul din difuzor este mai puternic. ÎN natura neînsuflețită Efectul fotoelectric extern se manifestă de milioane de ani la scară planetară. Puternic radiatie solara, acționând asupra atomilor și moleculelor atmosferei pământului, scoate electroni din aceștia, adică ionizează straturile superioare ale atmosferei.

Efectul fotoelectric intern este utilizat în prezent în tehnologie mult mai des decât cel extern. De exemplu, transformă lumina în electricitateîn fotocelule și uriașe panouri solare nave spațiale. Efectul fotoelectric „funcționează” în dispozitive speciale sensibile la lumină, cum ar fi fotorezistoare, fotodiode, fototranzistoare. Datorită acestui fapt, este posibil să numărați piesele de pe transportor sau să porniți și să opriți automat diferite mecanisme (balize, lumini de strada, deschidere automată a ușii etc.). De asemenea, datorită efectului foto intern, puteți converti imaginea în semnale electriceși transmite la distanță (televizor).

Cea mai mare aplicație a efectului fotoelectric astăzi este deja construite centrale solare, precum și proiecte pentru construirea de noi astfel de stații cu o capacitate de până la câteva sute de megawați. Potrivit experților, în 2020 până la 20% din electricitatea mondială va fi produsă prin conversia fotovoltaică a energiei solare pe Pământ și în spațiu.

(C) 2012. Liukina Tatyana Vitalievna ( Regiunea Kemerovo, Leninsk-Kuznetsky)

Max Planck

Proprietățile cuantice ale luminii

În 1900, fizicianul german Max Planck a formulat o ipoteză: lumina este emisă și absorbită nu continuu, ci în porțiuni separate - cuante(sau fotoni). Energie E a fiecărui foton este determinat de formula E = hv , Unde h - coeficient de proporționalitate - constanta lui Planck, v este frecvența luminii. Calculat empiric h= 6,63 10-34 J s. Ipoteza lui M. Planck a explicat multe fenomene, și anume, fenomenul efect fotoelectric, descoperit în 1887 de omul de știință german G. Hertz. Mai departe efect fotoelectric studiat experimental de savantul rus Stoletov.

Efectul fotoelectric și legile acestuia

Schema experimentului lui Stoletov

Efectul fotoelectric este expulzarea electronilor dintr-o substanță prin acțiunea luminii.
În urma cercetărilor s-a găsit 3 legi ale efectului fotoelectric:
1. Fotocurentul de saturație este direct proporțional cu fluxul de lumină incidentă.
2. Energia cinetică maximă a fotoelectronilor crește liniar cu frecvența luminii și depinde de intensitatea acesteia.
3. Pentru fiecare substanță există o lungime de undă maximă la care efectul fotoelectric este încă observat. La lungimi mari, nu există efect fotoelectric.

Teoria efectului fotoelectric a fost creată de omul de știință german A. Einstein în 1905. Teoria lui Einstein se bazează pe conceptul funcției de lucru a electronilor dintr-un metal și pe conceptul de emisie cuantică de lumină. Conform teoriei lui Einstein, efectul fotoelectric are următoarea explicație: prin absorbția unui cuantum de lumină, un electron dobândește energie. La părăsirea metalului, energia fiecărui electron scade cu o anumită cantitate, care se numește funcție de lucru ( Avy) . Funcția de lucru este energia minimă care trebuie transmisă unui electron pentru ca acesta să părăsească metalul. Depinde de tipul de metal și de starea suprafeței acestuia. Energia maximă a electronilor după evadare (dacă nu există alte pierderi) are forma :

— aceasta este ecuația lui Einstein.

Dacă h v< Avy , efectul fotoelectric nu are loc. Frecvența limită v minși limitarea lungimii de undă λ max numit efect foto de margine roșie. Se exprimă astfel: v min \u003d A / h, λ max \u003d λ cr \u003d hc/A, unde λ max (λ cr) este lungimea de undă maximă la care efectul fotoelectric este încă observat. efect foto chenar roșu pentru diferite substanțe diferit, pentru că A depinde de tipul de substanță.

Aplicarea efectului fotoelectric în tehnologie.
Dispozitivele bazate pe principiul de funcționare ale cărora este fenomenul efectului fotoelectric se numesc fotocelule. Cel mai simplu astfel de dispozitiv este o fotocelula cu vid. Dezavantajele unei astfel de fotocelule sunt: ​​curent scăzut, sensibilitate scăzută la radiații cu undă lungă, dificultate în fabricație, imposibilitate de utilizare în circuite de curent alternativ. Se foloseste in fotometrie pentru masurarea intensitatii luminoase, luminozitatii, iluminarii, in cinematografe pentru reproducerea sunetului, in fototelegrafii si fototelefoane, in managementul proceselor de productie.

Există fotocelule semiconductoare în care, sub influența luminii, se modifică concentrația purtătorilor de curent. Dispozitivul fotorezistoarelor se bazează pe acest fenomen (efect fotoelectric intern). Sunt folosite în control automat circuite electrice (de exemplu, în turnichete de metrou), în circuite de curent alternativ, în ceasuri, microcalculatoare. Fotocelulele semiconductoare sunt folosite în panourile solare de pe nave spațiale, în primele mașini.

Ipoteza lui Planck, care a rezolvat cu brio problema radiației termice de la un corp negru, a fost confirmată și dezvoltare ulterioară atunci când se explică efectul fotoelectric - un fenomen, a cărui descoperire și studiu a jucat rol importantîn dezvoltarea teoriei cuantice. În 1887, G. Hertz a descoperit că atunci când electrodul negativ este iluminat cu raze ultraviolete, descărcarea dintre electrozi are loc la o tensiune mai mică. Acest fenomen, după cum arată experimentele lui V. Galvaks (1888) și A.G. Stoletov (1888–1890) se datorează eliminării sarcinilor negative de la electrod sub acțiunea luminii. Electronul nu a fost încă descoperit. Abia în 1898 J.J. Thompson și F. Leonard, după ce au măsurat sarcina specifică a particulelor emise de corp, au descoperit că aceștia sunt electroni.

Există efecte fotoelectrice externe, interne, supape și multifotonice.

efect fotoelectric extern numită emisie de electroni de către o substanță sub influența radiațiilor electromagnetice. efect fotoelectric extern observat în solide (metale, semiconductori, dielectrici), precum și în gaze pe atomi și molecule individuali (fotoionizare).

Efect fotoelectric intern - Acestea sunt tranzițiile electronilor în interiorul unui semiconductor sau dielectric cauzate de radiația electromagnetică de la stările legate la cele libere fără a scăpa în exterior. Ca urmare, concentrația purtătorilor de curent în interiorul corpului crește, ceea ce duce la apariția fotoconductivității (o creștere a conductibilității electrice a unui semiconductor sau dielectric atunci când este iluminat) sau la apariția unei forțe electromotoare (EMF).

efect fotoelectric al supapei este un fel de efect fotoelectric intern, este apariția EMF (foto EMF) la iluminarea contactului a doi semiconductori diferiți sau a unui semiconductor și a unui metal (în absența unui câmp electric extern). Efectul fotoelectric al supapei deschide calea pentru conversia directă a energiei solare în energie electrică.

Efect fotoelectric multifoton posibil dacă intensitatea luminii este foarte mare (de exemplu, când se utilizează raze laser). În acest caz, un electron emis de un metal poate primi simultan energie nu de la unul, ci de la mai mulți fotoni.

Primele studii fundamentale ale efectului fotoelectric au fost efectuate de omul de știință rus A.G. Stoletov. schema circuitului pentru studiul efectului fotoelectric este prezentat în fig. 2.1.

Doi electrozi (catod LA din materialul studiat și anodul A, pentru care Stoletov a folosit o plasă metalică) într-un tub vid sunt conectate la baterie, astfel încât folosind un potențiometru R puteți schimba nu numai valoarea, ci și semnul tensiunii aplicate acestora. Curentul care apare atunci când catodul este iluminat cu lumină monocromatică (prin sticlă de cuarț) este măsurat de un miliampermetru inclus în circuit.

În 1899, J. J. Thompson și F. Lenard au demonstrat că în timpul efectului fotoelectric, lumina scoate electronii din materie.

Caracteristica volt-amper (VAC) a efectului fotoelectric - dependență de fotocurent eu, format din fluxul de electroni, pe tensiune, este prezentat în fig. 2.2.

Această dependență corespunde la două iluminări energetice diferite ale catodului (frecvența luminii este aceeași în ambele cazuri). Pe măsură ce cresc U fotocurentul crește treptat, adică un număr tot mai mare de fotoelectroni ajung la anod. Caracterul plat al curbelor arată că electronii sunt emiși de catod la viteze diferite.

Valoare maximă fotocurent de saturație este determinată de o astfel de valoare a tensiunii U, la care toți electronii emiși de catod ajung la anod:

Unde n este numărul de electroni emiși de catod în 1 s.

Din VAC rezultă, la U= 0 fotocurentul nu dispare. În consecință, electronii scoși din catod au o anumită viteză inițială υ și, prin urmare, o energie cinetică diferită de zero, astfel încât ei pot ajunge la catod fără un câmp extern. Pentru ca fotocurentul să devină zero, este necesar să se aplice tensiune de întârziere . La , niciunul dintre electroni, chiar dacă au viteza maximă la ieșirea din catod, nu poate depăși câmpul de întârziere și ajunge la anod. Prin urmare,

1. Istoria descoperirii efectului fotoelectric

2. Legile lui Stoletov

3. Ecuația lui Einstein

4. Efect fotoelectric intern

5. Aplicarea fenomenului de efect fotoelectric

Introducere

Numeroase fenomene optice au fost explicate în mod constant pe baza ideilor despre natura ondulatorie a luminii. Cu toate acestea, în sfârşitul XIX-lea- începutul secolului XX. Au fost descoperite și studiate fenomene precum efectul fotoelectric, razele X, efectul Compton, radiația atomilor și moleculelor, radiația termică și altele, a căror explicație din punct de vedere al valurilor s-a dovedit a fi imposibilă. O explicație a noilor fapte experimentale a fost obținută pe baza ideilor corpusculare despre natura luminii. A apărut o situație paradoxală asociată cu utilizarea modelelor fizice complet opuse ale unei unde și ale unei particule pentru a explica fenomenele optice. În unele fenomene, lumina sa manifestat proprietățile valurilor, la altele - corpuscular.

Dintre diversele fenomene în care se manifestă acțiunea luminii asupra materiei, loc important ia efect fotoelectric, adică emisia de electroni de către o substanță sub influența luminii. Analiza acestui fenomen a condus la ideea cuantelor de lumină și a jucat un rol extrem de important în dezvoltarea conceptelor teoretice moderne. În același timp, efectul fotoelectric este utilizat în fotocelulele, care au primit o aplicare excepțional de largă în cele mai diverse domenii ale științei și tehnologiei și promit perspective și mai bogate.

Istoria descoperirii efectului fotoelectric

Descoperirea efectului fotoelectric ar trebui atribuită anului 1887, când Hertz a descoperit că iluminarea electrozilor eclatorului sub tensiune cu lumină ultravioletă facilitează scânteia dintre ei.

Fenomenul descoperit de Hertz poate fi observat în următorul experiment ușor de fezabil (Fig. 1).

Valoarea eclatorului F este selectată în așa fel încât într-un circuit format dintr-un transformator T și un condensator C, scânteia să sară cu dificultate (o dată sau de două ori pe minut). Dacă electrozii F, din zinc pur, sunt iluminați cu lumina unei lămpi cu mercur Hg, atunci descărcarea condensatorului este mult facilitată: începe să sară o scânteie. 1. Schema experimentului lui Hertz.

Efectul fotoelectric a fost explicat în 1905 de Albert Einstein (pentru care a primit Premiul Nobel în 1921) pe baza ipotezei lui Max Planck despre natura cuantică a luminii. Lucrarea lui Einstein conținea o nouă ipoteză importantă – dacă Planck a sugerat că lumina este emisă doar în porțiuni cuantificate, atunci Einstein credea deja că lumina există doar sub formă de porțiuni cuantice. Din conceptul de lumină ca particule (fotoni), urmează imediat formula lui Einstein pentru efectul fotoelectric:

unde este energia cinetică a electronului emis, este funcția de lucru pentru substanța dată, este frecvența luminii incidente, este constanta lui Planck, care s-a dovedit a fi exact aceeași ca în formula lui Planck pentru radiația corpului negru.

Din această formulă rezultă existența limitei roșii a efectului fotoelectric. Astfel, studiile asupra efectului fotoelectric au fost printre cele mai vechi studii de mecanică cuantică.

legile lui Stoletov

Pentru prima dată (1888–1890), analizând în detaliu fenomenul efectului fotoelectric, fizicianul rus A.G. Stoletov a obținut rezultate fundamental importante. Spre deosebire de cercetătorii anteriori, el a luat o mică diferență de potențial între electrozi. Schema experimentului lui Stoletov este prezentată în fig. 2.

Doi electrozi (unul sub formă de grilă, celălalt plat), amplasați în vid, sunt atașați la baterie. Ampermetrul inclus în circuit este folosit pentru a măsura puterea curentului rezultat. Iradiind catodul cu lumină de diferite lungimi de undă, Stoletov a ajuns la concluzia că cea mai eficientă acțiune este raze ultraviolete. În plus, s-a constatat că puterea curentului generat de acțiunea luminii este direct proporțională cu intensitatea acesteia.

În 1898, Lenard și Thomson, folosind metoda de deviere a sarcinii în electric și campuri magnetice a determinat sarcina specifică a particulelor încărcate ejectate 2. Schema experimentului lui Stoletov.

lumina de la catod și a primit expresia

Unitatea SGSE s/g, care coincide cu sarcina specifică cunoscută a electronului. De aici a rezultat că sub acțiunea luminii, electronii sunt ejectați din materialul catodului.

Rezumând rezultatele obținute, urmează modele efect fotoelectric:

1. Cu o compoziție spectrală constantă a luminii, puterea fotocurentului de saturație este direct proporțională cu fluxul de lumină incident pe catod.

2. Energia cinetică inițială a electronilor ejectați de lumină crește liniar cu frecvența luminii și nu depinde de intensitatea acesteia.

3. Efectul fotoelectric nu are loc dacă frecvența luminii este mai mică decât o anumită valoare caracteristică fiecărui metal, numită margine roșie.

Primul model al efectului fotoelectric, precum și apariția efectului fotoelectric în sine, pot fi explicate cu ușurință pe baza legilor fizicii clasice. Într-adevăr, câmpul luminos, care acționează asupra electronilor din interiorul metalului, excită oscilațiile acestora. Amplitudinea oscilațiilor forțate poate atinge o asemenea valoare la care electronii părăsesc metalul; atunci se observă efectul fotoelectric.

Avand in vedere ca conform teoria clasică intensitatea luminii este direct proporțională cu pătratul vectorului electric, numărul de electroni ejectați crește odată cu creșterea intensității luminii.

A doua și a treia lege ale efectului fotoelectric nu sunt explicate de legile fizicii clasice.

Studierea dependenței fotocurentului (Fig. 3), care apare atunci când un metal este iradiat cu un flux de lumină monocromatică, de diferența de potențial dintre electrozi (o astfel de dependență se numește de obicei caracteristica volt-amperi a fotocurentului), s-a constatat că: 1) fotocurentul apare nu numai la , ci și la ; 2) fotocurentul este diferit de la zero la strict definit pentru metalul dat valoare negativă diferența de potențial, așa-numitul potențial de întârziere; 3) magnitudinea potențialului de blocare (întârziere) nu depinde de intensitatea luminii incidente; 4) fotocurentul crește odată cu scăderea valoare absolută potenţial de întârziere; 5) valoarea fotocurentului crește odată cu creșterea și de la o anumită valoare fotocurentul (așa-numitul curent de saturație) devine constant; 6) valoarea curentului de saturație crește odată cu creșterea intensității luminii incidente; 7) valoarea întârzierii 3. Caracteristică

potențialul depinde de frecvența luminii incidente; fotocurent.

8) viteza electronilor ejectați sub acțiunea luminii nu depinde de intensitatea luminii, ci depinde doar de frecvența acesteia.

ecuația lui Einstein

Fenomenul efectului fotoelectric și toate legile acestuia sunt bine explicate folosind teoria cuantică a luminii, care confirmă natura cuantică Sveta.

După cum sa menționat deja, Einstein (1905), dezvoltând teoria cuantică a lui Planck, a prezentat ideea că nu numai radiația și absorbția, ci și propagarea luminii are loc în porțiuni (cuante), a căror energie și impuls sunt:

unde este vectorul unitar îndreptat de-a lungul vectorului de undă. Aplicând legea conservării energiei la fenomenul efectului fotoelectric în metale, Einstein a propus următoarea formulă:

, (1)

unde este funcția de lucru a unui electron dintr-un metal, este viteza unui fotoelectron. Potrivit lui Einstein, fiecare cuantă este absorbită de un singur electron, iar o parte din energia fotonului incident este cheltuită pentru funcția de lucru a electronului metalic, în timp ce partea rămasă conferă energie cinetică electronului.

După cum rezultă din (1), efectul fotoelectric în metale poate apărea numai la , altfel energia fotonului va fi insuficientă pentru a ejecta un electron din metal. Cea mai joasă frecvență a luminii, sub influența căreia are loc efectul fotoelectric, este evident determinată din condiție

Frecvența luminii determinată de condiția (2) se numește „granița roșie” a efectului fotoelectric. Cuvântul „roșu” nu are nimic de-a face cu culoarea luminii în care are loc efectul fotoelectric. În funcție de tipul de metal, „chenarul roșu” al efectului fotoelectric poate corespunde luminii roșii, galbene, violete, ultraviolete etc.

Cu ajutorul formulei lui Einstein pot fi explicate și alte regularități ale efectului fotoelectric.

Să presupunem că, adică, există un potențial de întârziere între anod și catod. Dacă energia cinetică a electronilor este suficientă, atunci aceștia, depășind câmpul de decelerare, creează un fotocurent. Fotocurentul implică acei electroni pentru care condiția este îndeplinită . Valoarea potențialului de întârziere este determinată din condiție

, (3)

unde este viteza maximă a electronilor ejectați. Orez. 4.

Înlocuind (3) în (1), obținem

Astfel, mărimea potențialului de întârziere nu depinde de intensitate, ci depinde doar de frecvența luminii incidente.

Funcția de lucru a electronilor dintr-un metal și constanta lui Planck pot fi determinate prin reprezentarea grafică a dependenței de frecvența luminii incidente (Fig. 4). După cum puteți vedea, segmentul tăiat de axa potențialului dă .

Având în vedere faptul că intensitatea luminii este direct proporțională cu numărul de fotoni, o creștere a intensității luminii incidente duce la o creștere a numărului de electroni ejectați, adică la o creștere a fotocurentului.

Formula lui Einstein pentru efectul fotoelectric în nemetale are forma

.

Prezența - opera de separare a unui electron legat de un atom în interiorul nemetalelor - se explică prin faptul că, spre deosebire de metale, unde există electroni liberi, în nemetale, electronii se află într-o stare legați de atomi. Evident, atunci când lumina cade pe nemetale, o parte din energia luminii este cheltuită pentru efectul fotoelectric din atom - pe separarea electronului de atom, iar restul este cheltuit pe funcția de lucru a electronului și pentru a conferi cinetică. energie către electron.

Electronii de conducție nu părăsesc metalul în mod spontan într-o cantitate vizibilă. Acest lucru se explică prin faptul că metalul reprezintă un potenţial put pentru ei. Este posibil să lăsați metalul doar pentru acei electroni a căror energie este suficientă pentru a depăși bariera de potențial existentă la suprafață. Forțele care provoacă această barieră au următoarea origine. Îndepărtarea accidentală a unui electron din stratul exterior de ioni pozitivi al rețelei duce la apariția unei sarcini pozitive în exces în locul în care electronul a părăsit. Interacțiunea Coulomb cu această sarcină face ca electronul, a cărui viteză nu este foarte mare, să revină. Astfel, electronii individuali părăsesc suprafața metalică tot timpul, se îndepărtează de ea cu mai multe distanțe interatomice și apoi se întorc înapoi. Drept urmare, metalul este înconjurat de un nor subțire de electroni. Acest nor împreună cu stratul exterior de ioni formează un strat electric dublu (Fig. 5; cercuri - ioni, puncte negre - electroni). Forțele care acționează asupra unui electron dintr-un astfel de strat sunt direcționate în interiorul metalului. Munca efectuată împotriva acestor forțe în timpul transferului unui electron din metal în exterior duce la creșterea energiei potențiale a electronului (Fig. 5).

Astfel, energia potențială a electronilor de valență în interiorul metalului este mai mică decât în ​​afara metalului cu o cantitate egală cu adâncimea puțului de potențial (Fig. 6). Modificarea energiei are loc pe o lungime de ordinul mai multor distanțe interatomice; prin urmare, pereții puțului pot fi considerați verticali.

Energia potențială a unui electron Fig. 6.

iar potenţialul punctului în care se află electronul au semne opuse. De aici rezultă că potențialul din interiorul metalului este mai mare decât potențialul din imediata vecinătate a suprafeței sale cu .

Acordarea unei sarcini pozitive în exces metalului crește potențialul atât la suprafață, cât și în interiorul metalului. Energia potențială a unui electron scade în mod corespunzător (Fig. 7, a).

Valorile energiei potențiale și potențiale la infinit sunt luate ca punct de referință. Introducerea unei sarcini negative scade potențialul în interiorul și în exteriorul metalului. În consecință, energia potențială a electronului crește (Fig. 7, b).

Energia totală a unui electron dintr-un metal este suma energiilor potențiale și cinetice. La zero absolut, valorile energiei cinetice a electronilor de conducere variază de la zero la energia care coincide cu nivelul Fermi. Pe fig. 8 niveluri de energie Benzile de conducere sunt înscrise în puțul de potențial (liniile punctate arată niveluri neocupate la 0K). Pentru a ieși din metal, diferiților electroni trebuie să li se acorde energii diferite. Deci, unui electron situat la nivelul cel mai de jos al benzii de conducere trebuie să i se acorde energie; pentru un electron la nivelul Fermi, energia este suficientă .

Cea mai mică energie care trebuie transmisă unui electron pentru a-l îndepărta dintr-un corp solid sau lichid într-un vid se numește ieșire din muncă. Funcția de lucru a unui electron dintr-un metal este determinată de expresie

Am obținut această expresie în ipoteza că temperatura metalului este 0K. La alte temperaturi, funcția de lucru este definită și ca diferența dintre adâncimea puțului de potențial și nivelul Fermi, adică definiția (4) este extinsă la orice temperatură. Aceeași definiție se aplică semiconductorilor.

Nivelul Fermi depinde de temperatură. În plus, datorită modificării distanțelor medii dintre atomi din cauza expansiunii termice, adâncimea puțului de potențial se modifică ușor. Astfel, funcția de lucru este ușor dependentă de temperatură.

Funcția de lucru este foarte sensibilă la starea suprafeței metalice, în special la puritatea acesteia. După ce am ales corect Fig. 8.

acoperirea suprafeței, funcția de lucru poate fi redusă foarte mult. Deci, de exemplu, depunerea unui strat de oxid al unui metal alcalino-pământos (Ca, Sr, Ba) pe suprafața tungstenului reduce funcția de lucru de la 4,5 eV (pentru W pur) la 1,5 - 2 eV.

Efect fotoelectric intern

Mai sus, am vorbit despre eliberarea electronilor de pe suprafața iluminată a unei substanțe și tranziția lor într-un alt mediu, în special, la vid. Această emisie de electroni se numește emisie fotoelectronica, ci fenomenul în sine efect fotoelectric extern. Alături de acesta este cunoscut și utilizat pe scară largă în scopuri practice, așa-numitul efect fotoelectric intern, la care, spre deosebire de cel extern, electronii excitați optic rămân în interiorul corpului iluminat fără a încălca neutralitatea acestuia din urmă. În acest caz, concentrația purtătorilor de sarcină sau mobilitatea acestora se modifică în substanță, ceea ce duce la o modificare a proprietăților electrice ale substanței sub acțiunea luminii incidente asupra acesteia. Efectul fotoelectric intern este inerent numai semiconductorilor și dielectricilor. Poate fi detectat, în special, prin modificarea conductivității semiconductorilor omogene atunci când sunt iluminați. Pe baza acestui fenomen, fotoconductivitate a fost creat un grup mare de receptoare de lumină și este în mod constant îmbunătățit - fotorezistoare. Ele folosesc în principal selenidă și sulfură de cadmiu.

În semiconductori neomogene, împreună cu o modificare a conductibilității, se observă și formarea unei diferențe de potențial (foto - emf). Acest fenomen (efect fotovoltaic) se datorează faptului că, datorită omogenității conductivității semiconductorilor, există o separare spațială în interiorul volumului conductorului de electroni excitați optic care poartă o sarcină negativă și microzone (găuri) care apar în imediata vecinătate a atomilor din care au fost smulși electronii și ca niște particule de purtători de sarcină elementară pozitivă. Electronii și găurile sunt concentrate la diferite capete ale semiconductorului, în urma căreia ia naștere o forță electromotoare, datorită căreia este generată fără aplicarea unei feme exterioare. curent electric într-o sarcină conectată în paralel cu un semiconductor iluminat. În acest fel, se realizează o conversie directă a energiei luminoase în energie electrică. Din acest motiv receptoarele fotovoltaice de lumină sunt folosite nu numai pentru înregistrarea semnalelor luminoase, ci și în circuitele electrice ca surse de energie electrică.

Principalele tipuri industriale de astfel de receptoare funcționează pe bază de seleniu și sulfură de argint. Siliciul, germaniul și o serie de compuși - GaAs, InSb, CdTe și alții sunt, de asemenea, foarte comune. Celulele fotovoltaice utilizate pentru a converti energia solară în energie electrică au devenit utilizate pe scară largă în cercetarea spațială ca surse de energie la bord. Au o rată relativ mare acțiune utilă(până la 20%), foarte convenabil în zbor autonom nava spatiala. În celulele solare moderne, în funcție de materialul semiconductor, foto - emf. ajunge la 1 - 2 V, eliminarea curentului de la - câteva zeci de miliamperi, iar pentru 1 kg de masă, puterea de ieșire ajunge la sute de wați.

EFECT FOTO, un grup de fenomene asociate cu eliberarea electronilor unui corp solid din legăturile intra-atomice sub influența radiației electromagnetice. Există: 1) efect fotoelectric extern, sau emisie de fotoelectroni, emisie de electroni de la suprafață ... ... Enciclopedia modernă

EFECT FOTO- un fenomen asociat cu eliberarea de electroni dintr-un solid (sau lichid) sub influența radiației electromagnetice. Exista: ..1) efect fotoelectric extern - emisia de electroni sub actiunea luminii (emisia fotoelectronica),? radiații etc.; ..2) ... ... Dicţionar enciclopedic mare

EFECT FOTO- Emiterea de e-mailuri noi în tine sub influența e-mailului. magn. radiatii. F. a fost descoperit în 1887 de către acesta. fizicianul G. Hertz. Primele fonduri. Cercetările lui F. sunt executate de A. G. Stoletov (1888), apoi acesta. fizicianul F. Lenard (1899). Primul teoretic explic legea... Enciclopedia fizică

efect fotoelectric- substantiv, număr de sinonime: 2 efect foto (1) efect (29) Dicționar de sinonime ASIS. V.N. Trishin. 2013... Dicţionar de sinonime

efect fotoelectric- - [V.A. Semenov. Dicționar engleză rusă de protecție a releului] Subiecte protecție a releului RO efect foto... Manualul Traducătorului Tehnic

EFECT FOTO- (1) apariția prin supapă a unei forțe electromotoare (fotoEMF) între doi semiconductori diferiți sau între un semiconductor și un metal sub influența radiației electromagnetice; (2) F. emisie externă (emisia fotoelectronice) de electroni din ... Marea Enciclopedie Politehnică

efect fotoelectric- A; m. Fiz. Modificarea proprietăților unei substanțe sub influența energiei luminii; efect fotoelectric. * * * Efectul fotoelectric este un fenomen asociat cu eliberarea de electroni dintr-un solid (sau lichid) sub influența radiației electromagnetice. Distinge: ...... Dicţionar enciclopedic

efect fotoelectric- emisia de electroni de către o substanță sub influența radiației electromagnetice (Fotonii). F. a fost descoperit în 1887 de G. Hertz. Primele studii fundamentale ale lui F au fost efectuate de A. G. Stoletov (1888). El a constatat că în apariția unui fotocurent în ...... Marea Enciclopedie Sovietică

efect fotoelectric- (vezi poza... + afect) fizic. modificarea proprietăților electrice ale unei substanțe aflate sub acțiune radiatie electromagnetica(lumină, ultraviolete, raze X și alte raze), de exemplu, emisia de electroni în exterior sub acțiunea luminii (f. extern), modificarea ... ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

Cărți

• , P.S. Tartakovski. Reproduce în ortografia originală a autorului ediției din 1940 (editura `GITT`). În... Cumpărați pentru 2220 UAH (numai Ucraina)
• Efect fotoelectric intern în dielectrici, P.S. Tartakovski. Această carte va fi produsă în conformitate cu comanda dumneavoastră folosind tehnologia Print-on-Demand. Reproduce în ortografia originală a autorului ediției din 1940 (editura GITTL...