Сигаева В.В., учитель физики. Фотоэффект - любые изменения, которые происходят с веществом при поглощении им электромагнитного излучения. - презентация

1 Сигаева В.В., учитель физики

2 Фотоэффект - любые изменения, которые происходят с веществом при поглощении им электромагнитного излучения

3 , лишенная массы покоя и электрического заряда, но обладающая энергией и импульсом. Фотон элементарная частица, квант электромагнитного излучения, лишенная массы покоя и электрического заряда, но обладающая энергией и импульсом.

4 ФОТОЭФФЕКТ внешний внутренний Применение: вакуумные и газонаполненные фотоэлементы с внешним фотоэффектом и более сложные вакуумные приборы, в которых фотоэмиттер служит источником свободных электронов Применение: большой класс полупроводниковых приемников излучения: фоторезисторы, фотодиоды, солнечные батареи

5 История развития учения о фотоэлектричестве и создании фотоэлектронных приборов насчитывает более 150 лет г. - А. Беккерель впервые обнаружил образование фотоЭДС на контактах разнородных материалов г. - первые сообщения о зависимости сопротивления селена от освещения г. – открытие Г. Герцем внешнего фотоэффекта, который установил, что электрический разряд между двумя проводниками происходит значительно сильнее, когда металлические электроды освещаются светом, богатым ультрафиолетом (например, светом от искры другого разрядника) г. - А. Г. Столетовым выполнены фундаментальные работы по исследованию фотоэмиссии и сформулированы основные законы внешнего фотоэффекта г. - А. Эйнштейн объяснил основные закономерности фотоэффекта на основе гипотезы о квантовании энергии электромагнитного поля, проявляющемся в процессах испускания и поглощения света г. – Нобелевская премия.

6 Основоположник теории фотоэффекта А.Г. Столетов – русский физик. Исследование фотоэффекта принесло ему мировую известность. Столетов показал возможность применения фотоэффекта на практике.

7 R VмА +- КА МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТ U I

8 Теория фотоэффектаАльберт Энштейн ( ) – великий физик XX века. Энштейн впервые ввел представление о частицах света – фотонах, дал объяснение явлению фотоэффекта разработал теорию броуновского движения. Уравнение Эйнштейна:

9 U -Uз 1 2 I н1 I н2 I Зависимость силы фототока от приложенного напряжения Кривая 2 соответствует большей интенсивности светового потока. I н1 и I н2 – токи насыщения, U з – запирающий потенциал. Первый закон фотоэффекта

10 Второй закон фотоэффекта

11 Зависимость запирающего потенциала U з от частоты ν падающего света Третий закон фотоэффекта

12 1. Фотоэлементы А - вывод анода; К – вывод фотокатода; ОК - вывод металлического охранного кольца (устанавливается для исключения попадания токов утечки на нагрузку). Типичные конструкции вакуумных фотоэлементов: Схема включения фотоэлемента с внешним фотоэффектом: К - фотокатод; А - анод; Ф - световой поток; Е - источник постоянного тока, служащий для создания в пространстве между катодом и анодом электрического поля, ускоряющего фотоэлектроны; R н нагрузка. Применение: Различные прибора и системы для регистрации световых потоков Недостаток: низкая чувствительность

13 2. Фотоумножители Принципиальная схема ФЭУ с делителем напряжения: ФК - фотокатод; I - фокусирующий электрод; Д - диафрагма; Э1....Э5 - диноды; А - анод; R Д - сопротивление делителя напряжения; R Н нагрузочное сопротивление в цепи анода; С а емкость анода. RДRД ФК I Д Э1Э1 Э2Э2 Э3Э3 Э4Э4 Э5Э5 А RНRН СаСа

14 3. Полупроводниковые устройства Схема фотоэлемента с внутренним фотоэффектом: p и n области полупроводника с дырочной и электронной проводимостями. Пунктирной линией обозначен р-n - переход Полупроводниковый прибор с выпрямляющим полупроводниковым переход (p-n - переходом) – фотоэлемент, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте. В качестве материалов для полупроводникового фотоэлемента используются Se, GaAs, CdS, Ge и Si. Применение: Приемники оптического излучения, для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию в солнечных батареях.