Dacă energia fotonilor este suficientă pentru, transferul de electroni din banda de valență la banda de conducție este detectată în efectul fotoelectric al impurităților în Tak semiconductor dacă energia electronilor este suficientă pentru transferul de electroni în banda de conducție cu nivelul de impurități donor sau din banda de valență la acceptorul nivelul de impurități. Astfel, fotoelectroconductivitatea apare în semiconductori și dielectrice.
Acesta poate fi utilizat pentru a converti direct energia radiației electromagnetice în energia curentului electric.
3. Ecuația Einstein
Formularea primei legi a efectului fotoelectric: numărul de electroni extrași de lumină de pe suprafața metalică pe secundă este direct proporțional cu intensitatea luminii.
Conform celei de-a doua lege a efectului fotoelectric, energia cinetică maximă a electronilor ejectați de lumină crește liniar cu frecvența luminii și nu depinde de intensitatea ei.
-legea efectului fotoelectric: pentru fiecare substanță există o limită roșie a efectului fotoelectric, adică frecvența minimă a luminii v0 (sau lungimea de undă maximă λ0) la care efectul fotoelectric este încă posibil și dacă v Prima lege este explicată din poziția teoriei electromagnetice a luminii: cu cât este mai mare intensitatea undei luminoase, cu atât mai mulți electroni vor fi transferați la energia suficientă pentru emisia de la metal. Alte legi ale efectului fotoelectric contrazic această teorie. O explicație teoretică a acestor legi a fost dată în 1905 de Einstein. Potrivit lui, radiația electromagnetică este un flux de quanta individuale (fotoni) cu o energie de hv fiecare (h-constantă a lui Planck). În efectul fotoelectric, o parte din radiația electromagnetică incidentă de pe suprafața metalică este reflectată, în timp ce o parte penetrează în stratul de suprafață al metalului și este absorbită acolo. După ce a absorbit un foton, electronul primește energie din el și, lăsând locul de muncă, părăsește metalul: unde mv2 este energia cinetică maximă pe care o poate avea un electron atunci când părăsește metalul. Se poate defini: U 3 - tensiunea de întârziere. În teoria lui Einstein, legile efectului fotoelectric sunt explicate după cum urmează: Intensitatea luminii este proporțională cu numărul de fotoni din fasciculul luminos și, prin urmare, determină numărul de electroni rupți de metal. A doua lege rezultă din ecuația: Din aceeași ecuație rezultă că efectul fotoelectric este posibil numai în cazul în care energia fotonului absorbit depășește funcția de lucru a electronului din metal. Adică, frecvența luminii trebuie să depășească o anumită valoare pentru fiecare substanță, egală cu A> h. Această frecvență minimă determină marginea roșie a efectului fotoelectric: La o frecvență mai scăzută a luminii, energia fotonului nu este suficientă pentru a face munca electronului de lucru și, prin urmare, efectul fotoelectric este absent. Teoria cuantică a lui Einstein a făcut posibilă explicarea unei alte regularități stabilite de Stoletov. În 1888 Stoletov a observat că fotocurentul apare aproape simultan cu iluminarea catodului fotocelular. Conform teoriei undelor clasice, un electron în câmpul unei unde electromagnetice ușoare necesită timp pentru a acumula energia necesară emisiei și, prin urmare, efectul fotoelectric trebuie amânat timp de cel puțin câteva secunde. Conform teoriei cuantice, atunci când un foton este absorbit de un electron, întreaga energie a fotonului trece la electron și nu este nevoie de timp pentru a acumula energie. Cu invenția de lasere, a devenit posibil să experimentăm cu fascicule de lumină foarte intense. Folosind impulsuri ultrascurte de radiație laser, a fost posibil să se observe procesele multiphoton, atunci când un electron nu sa ciocnit cu unul, dar cu mai mulți fotoni înainte de a părăsi catodul. În acest caz, ecuația efectului fotoelectric este scrisă: care corespunde frontierei roșii. 4. Aplicarea efectului fotoelectric în medicină Dispozitivele electrovacuum sau semiconductoare, a căror principiu de funcționare se bazează pe efectul fotoelectric, se numește fotoelectronic. Luați în considerare aranjamentul unora dintre ei. Cel mai frecvent dispozitiv fotoelectric este o celulă fotoelectrică. O fotocelulă bazată pe un efect fotoelectric extern constă dintr-o sursă de electroni, fotocatodul K, care primește lumină, și anodul A. Întregul sistem este închis într-un cilindru de sticlă din care este pompat aerul. Fotocatodul, care este un strat fotosensibil, poate fi aplicat direct pe o porțiune a suprafeței interioare a balonului. Figura prezintă schema de comutare a fotocatodului într-un circuit. Pentru fotocelulele cu vid, modul de funcționare este regimul de saturație, care corespunde secțiunilor orizontale ale caracteristicilor I-V obținute pentru diferite valori ale fluxului luminos. Parametrul principal al fotocelulei este sensibilitatea acesteia, exprimată prin raportul puterii fotocurentului la s.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: