Aliweka dhana: mwanga hutolewa na kufyonzwa katika sehemu tofauti - quanta (au photons). Nishati ya kila photoni imedhamiriwa na fomula E= h ν , Wapi h - Planck ya mara kwa mara sawa na 6.63. 10-34 J. s, ν - mzunguko wa mwanga. Dhana ya Planck ilielezea matukio mengi: hasa, jambo la athari ya picha ya picha, iliyogunduliwa mwaka wa 1887 na mwanasayansi wa Ujerumani Heinrich Hertz na kujifunza kwa majaribio na mwanasayansi wa Kirusi A.G. Stoletov.
Athari ya picha — Hili ni jambo la utoaji wa elektroni na dutu chini ya ushawishi wa mwanga.
Kama matokeo ya utafiti, sheria tatu za athari ya picha zilianzishwa:
1. Nguvu ya sasa ya kueneza ni sawia moja kwa moja na ukubwa wa tukio la mionzi ya mwanga juu ya uso wa mwili.
2. Nishati ya juu ya kinetic ya photoelectrons huongezeka kwa mstari na mzunguko wa mwanga na haitegemei ukubwa wake.
3. Ikiwa mzunguko wa mwanga ni chini ya kiwango cha chini cha mzunguko fulani uliowekwa kwa dutu fulani, basi athari ya photoelectric haitoke.
Utegemezi wa photocurrent kwenye voltage umeonyeshwa kwenye Mchoro 36.
Nadharia ya athari ya photoelectric iliundwa na mwanasayansi wa Ujerumani A. Einstein mwaka wa 1905. Nadharia ya Einstein inategemea dhana ya kazi ya kazi ya elektroni kutoka kwa chuma na dhana ya mionzi ya quantum ya mwanga. Kulingana na nadharia ya Einstein, athari ya picha ya umeme ina maelezo yafuatayo: kwa kunyonya kiasi cha mwanga, elektroni hupata nishati. hv. Wakati wa kuacha chuma, nishati ya kila elektroni hupungua kwa kiasi fulani, kinachoitwa kazi ya kazi(Ah nje). Kazi ya kazi ni kazi inayohitajika ili kuondoa elektroni kutoka kwa chuma. Nishati ya juu ya elektroni baada ya kuondoka (ikiwa hakuna hasara zingine) ina fomu: mv 2/2 = hv - Pato, Mlinganyo huu unaitwa mlinganyo wa Einstein .
Kama hν< Lakini athari ya photoelectric haifanyiki. Ina maana, mpaka wa athari ya picha nyekundu sawa na ν min = Pato /h
Vifaa kulingana na kanuni ya athari ya picha huitwa vipengele vya picha. Kifaa rahisi zaidi ni photocell ya utupu. Hasara za photocell vile ni: chini ya sasa, unyeti mdogo kwa mionzi ya wimbi la muda mrefu, ugumu katika utengenezaji, kutowezekana kwa matumizi katika mzunguko wa sasa wa kubadilisha. Inatumika katika fotoometri kupima kiwango cha mwanga, mwangaza, mwangaza, katika sinema kwa ajili ya uzazi wa sauti, katika fototelegraphs na fotophones, katika udhibiti wa michakato ya uzalishaji.
Kuna seli za semiconductor ambazo, chini ya ushawishi wa mwanga, mkusanyiko wa flygbolag za sasa hubadilika Zinatumika katika udhibiti wa moja kwa moja wa nyaya za umeme (kwa mfano, katika njia za chini ya ardhi), katika mizunguko ya sasa ya kubadilisha, na kama sasa isiyoweza kurejeshwa. vyanzo katika saa, microcalculator, magari ya kwanza ya jua yanajaribiwa, na hutumiwa katika betri za jua kwenye satelaiti za Dunia za bandia, vituo vya interplanetary na orbital automatic.
Jambo la athari ya picha ya umeme linahusishwa na michakato ya photochemical ambayo hutokea chini ya ushawishi wa mwanga katika vifaa vya picha.
Hii ni seti ya njia za kupima joto la miili kulingana na sheria za mionzi ya joto. Vifaa vinavyotumiwa kwa hili huitwa pyrometers.
Njia hizi ni rahisi sana kwa kupima joto la vitu mbalimbali ambapo ni vigumu au hata haiwezekani kutumia sensorer za mawasiliano za jadi. Hii inatumika hasa kwa kipimo cha joto la juu.
Katika pyrometry ya macho, joto la mwili lifuatalo linajulikana: mionzi (wakati kipimo kinafanywa kwa upana wa wavelengths), rangi (wakati katika safu nyembamba - upeo wa mwanga unaoonekana), mwangaza (kwa urefu mmoja).
1. Joto la mionzi T r - ni joto la mwili mweusi kabisa ambapo mwanga wake wa nguvu R sawa na mwangaza wa nishati R m ya mwili uliopewa juu ya anuwai ya urefu wa mawimbi.
Ikiwa tunapima nguvu inayotolewa na mwili fulani kwa kila uso wa kitengo katika anuwai ya kutosha ya mawimbi na kulinganisha thamani yake na mwangaza wa nishati wa mwili mweusi kabisa, basi tunaweza, kwa kutumia formula (11), kuhesabu joto la mwili huu. kama
Joto limeamua kwa njia hii Tp italingana kwa usahihi kabisa na halijoto ya kweli T ikiwa tu mwili unaochunguzwa ni mweusi kabisa.
Kwa mwili wa kijivu, sheria ya Stefan-Boltzmann inaweza kuandikwa kama
R m (T) = α T σT 4 ; Wapi α T< 1.
Kubadilisha usemi huu kuwa fomula (1) tunapata
Kwa mwili wa kijivu, thamani ya joto la mionzi inageuka kuwa duni ( Tp< T), yaani. joto la kweli la mwili wa kijivu daima ni kubwa kuliko joto la mionzi.
2. Joto la rangi T c - Hii ni joto la mwili mweusi kabisa ambapo mgawanyo wa jamaa wa wiani wa spectral wa mwanga wa nishati ya mwili huu na mwili unaohusika ni karibu iwezekanavyo katika eneo linaloonekana la wigo.
Kwa kawaida, kuamua joto la rangi, urefu wa wavelengths λ 1 = 655 nm (nyekundu), λ 2 = 470 nm (kijani-bluu) huchaguliwa. Msongamano wa spectral wa mwangaza wa nishati wa miili ya kijivu (au miili inayofanana nao katika mali), sahihi kwa mgawo wa mara kwa mara (mgawo wa kunyonya monochromatic), ni sawia na wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati wa mwili mweusi kabisa. Kwa hiyo, usambazaji wa nishati katika wigo wa mwili wa kijivu ni sawa na katika wigo wa mwili mweusi kabisa kwa joto sawa.
Kuamua joto la mwili wa kijivu, inatosha kupima nguvu Mimi (λ,T), inayotolewa na uso wa kitengo cha mwili katika safu nyembamba ya taswira ( sawia r(λ,T)), kwa mawimbi mawili tofauti. Mtazamo Mimi (λ,T) kwa wavelengths mbili ni sawa na uwiano wa tegemezi f (λ,T) kwa mawimbi haya, fomu ambayo imetolewa na formula (2) ya aya iliyotangulia:
(2)
Kutokana na usawa huu tunaweza kupata halijoto kimahesabu T. Joto lililopatikana kwa njia hii linaitwa joto la rangi. Joto la rangi ya mwili, iliyoamuliwa na formula (2), itafanana na ile ya kweli.
Joto la rangi ya mwili wa kijivu, ambayo inafanana na ya kweli, inaweza pia kupatikana kutoka kwa sheria ya uhamisho wa Wien.
3. Joto la mwangaza (T i) ya mwili fulani ni joto la mwili mweusi kabisa ambapo wiani wake wa spectral wa mwanga wa nishati f (λ, T), kwa urefu wowote wa mawimbi, ni sawa na wiani wa spectral, nuru ya nishati r (λ, T) ya fulani. mwili kwa urefu sawa wa wimbi.
Kwa kuwa kwa mwili usio mweusi wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati kwa joto fulani daima utakuwa chini kuliko ile ya mwili mweusi kabisa, joto la kweli la mwili litakuwa kubwa zaidi kuliko mwangaza.
Inatumika kama pyrometer ya mwangaza pyrometer ya filamenti inayopotea. Kanuni ya kuamua hali ya joto inategemea kulinganisha kwa kuona kwa mwangaza wa filament ya moto ya taa ya pyrometer na mwangaza wa picha ya kitu chini ya utafiti. Usawa wa mwangaza unaozingatiwa kupitia kichungi cha monochromatic (vipimo kawaida hufanywa kwa urefu wa wimbi). λ = 660 nm), imedhamiriwa na kutoweka kwa picha ya filament ya taa ya pyrometric dhidi ya historia ya picha ya kitu cha moto. Filament ya taa ya pyrometer inasimamiwa na rheostat, na joto la filament imedhamiriwa kutoka kwa grafu ya calibration au meza.
Hebu, kama matokeo ya vipimo, tupate usawa wa mwangaza wa filament ya pyrometer na kitu kilicho chini ya utafiti na, kutoka kwa grafu, kuamua joto la filament ya pyrometer. T 1. Kisha, kwa kuzingatia formula (3) tunaweza kuandika:
f (λ,T 1)α 1 (λ,T 1) = f (λ,T 2)α 2 (λ, T 2),
wapi α1 (λ,T 1) na α2 (λ,T 2) mgawo wa ngozi ya monochromatic ya nyenzo za filamenti ya pyrometer na kitu kinachojifunza, kwa mtiririko huo. T 1 Na T 2- joto la filament ya pyrometer na kitu. Kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa fomula hii, usawa wa halijoto ya kitu na filamenti ya pyrometer itazingatiwa tu wakati mgawo wao wa kunyonya wa monokromatiki katika eneo la spectral α 1 ni sawa. (λ,T 1)= α 2 (λ,T 2). Ikiwa α 1 (λ,T 1)> α 2 (λ,T 2), tutapata thamani ya chini ya joto la kitu, na kwa uhusiano kinyume tutapata thamani ya joto ya overestimated.
Athari ya picha ya nje ni jambo la utoaji wa elektroni na dutu chini ya ushawishi wa mionzi ya umeme. Athari ya picha ya ndani Jambo la kuonekana kwa elektroni za bure katika dutu (semiconductors) chini ya ushawishi wa mionzi ya umeme inaitwa elektroni zilizofungwa (au valence) kuwa huru (ndani ya dutu). Matokeo yake, upinzani wa dutu hupungua.
Sheria za athari za nje za umeme:
1. Kwa muundo wa mara kwa mara wa spectral ya mionzi, nguvu ya sasa ya kueneza (au idadi ya photoelectrons iliyotolewa na cathode kwa muda wa kitengo) ni sawa na tukio la mionzi ya mionzi kwenye photocathode (kiwango cha mionzi).
2. Kwa photocathode iliyotolewa, kasi ya juu ya awali ya photoelectrons, na, kwa hiyo, nishati yao ya juu ya kinetic imedhamiriwa na mzunguko wa mionzi na haitegemei ukubwa wake.
3. Kwa kila dutu kuna kikomo nyekundu cha athari ya photoelectric, i.e. kiwango cha chini cha mzunguko wa mionzi ν 0 , ambayo athari ya picha ya nje bado inawezekana. Kumbuka kwamba thamani ν 0 inategemea nyenzo za photocathode na hali ya uso wake.
Ufafanuzi wa athari ya nje ya umeme kutoka kwa mtazamo wa nadharia ya wimbi la mwanga ilipingana na data ya majaribio. Kulingana na nadharia ya wimbi, chini ya ushawishi wa uwanja wa wimbi la sumakuumeme katika chuma, oscillations ya kulazimishwa ya elektroni kwenye atomi huibuka na amplitude ambayo ni kubwa zaidi, ndivyo amplitude ya vekta ya nguvu ya uwanja wa wimbi inavyoongezeka. E o(na kwa hivyo kiwango cha mwanga I~E o 2).
Matokeo yake, elektroni zinaweza kuingia ndani na nje ya chuma, i.e. athari ya nje ya picha ya umeme inaweza kuzingatiwa. Ya juu inapaswa kuwa kasi ya elektroni iliyotolewa, i.e. nishati ya kinetic ya photoelectrons inapaswa kutegemea nguvu ya mionzi, ambayo inapingana na data ya majaribio. Kwa mujibu wa nadharia hii, mionzi ya mzunguko wowote, lakini ya kutosha kwa kiwango cha juu, inapaswa kubomoa elektroni kutoka kwa chuma, i.e. Haipaswi kuwa na mpaka mwekundu wa athari ya picha ya umeme.
A. Einstein mwaka wa 1905 alionyesha kuwa jambo la athari ya photoelectric na sheria zake zinaweza kuelezwa kwa misingi ya nadharia ya quantum ya M. Planck. Kulingana na Einstein, mwanga (mionzi) yenye frequency ν haitoi tu, kama M. Planck alivyodhania, lakini pia huenea angani na kufyonzwa na maada katika sehemu tofauti (quanta), nishati ambayo
E o = hν, (1)
Wapi h= 6.626176*10 -34 J × s - Planck ya mara kwa mara,
Baadaye, quanta ya mionzi iliitwa fotoni. Kulingana na Einstein, kila quantum inafyonzwa na elektroni moja tu. Ikiwa nishati ya quantum ni kubwa zaidi kuliko kazi ya kazi ya elektroni kutoka kwa chuma, i.e. hν >= A nje, basi elektroni inaweza kuondoka kwenye uso wa chuma. Salio la nishati ya quantum hutumiwa kuunda nishati ya kinetic ya elektroni inayoacha dutu hii. Ikiwa elektroni inatolewa na mionzi sio kwenye uso yenyewe, lakini kwa kina fulani, basi sehemu ya nishati iliyopokelewa inaweza kupotea kwa sababu ya migongano ya nasibu ya elektroni kwenye dutu, na nishati yake ya kinetic itakuwa ndogo. Kwa hivyo, nishati ya tukio la kiasi cha mionzi kwenye dutu hutumiwa kwenye elektroni inayofanya kazi ya kazi na kutoa nishati ya kinetic kwa photoelectron iliyotolewa.
Sheria ya uhifadhi wa nishati kwa mchakato kama huo itaonyeshwa kwa usawa
(2)
Equation hii inaitwa Mlinganyo wa Einstein kwa athari ya nje ya umeme.
Inafuata moja kwa moja kutoka kwa mlinganyo wa Einstein kwamba kiwango cha juu cha nishati ya kinetic au kasi ya photoelectron inategemea mzunguko wa mionzi. Kadiri mzunguko wa mionzi unavyopungua, nishati ya kinetic hupungua na kwa mzunguko fulani inaweza kuwa sawa na sifuri. Equation ya Einstein katika kesi hii itakuwa na fomu
h ν 0 = A nje.
Mzunguko ν 0 unaolingana na uhusiano huu utakuwa na thamani ya chini na ni kikomo chekundu cha athari ya picha ya umeme. Kutoka kwa mwisho ni wazi kwamba kikomo nyekundu cha athari ya picha imedhamiriwa na kazi ya kazi ya elektroni na inategemea asili ya kemikali ya dutu na hali ya uso wake. Urefu wa wimbi unaolingana na makali nyekundu ya athari ya picha ya umeme inaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula . Wakati hν< А вых фотоэффект прекращается. Число высвобождаемых вследствие фотоэффекта электронов должно быть пропорционально числу падающих на поверхность вещества квантов излучения, а, следовательно, потоку излучения F.
Kwa uvumbuzi wa lasers, nguvu za mionzi ya juu zilipatikana, ambapo elektroni moja inaweza kunyonya mbili au zaidi (N) fotoni (N = 2...7). Jambo hili linaitwa multiphoton (isiyo ya mstari) athari ya picha ya umeme. Equation ya Einstein kwa athari ya picha ya multiphoton ina fomu
Katika kesi hii, makali nyekundu ya athari ya picha ya umeme yanaweza kuhama kuelekea urefu mrefu wa wavelengths.
Hali ya utegemezi wa photocurrent I juu ya tofauti inayowezekana kati ya anode na cathode U(tabia ya volt-ampere au tabia ya sasa-voltage) katika mtiririko wa mara kwa mara wa mionzi kwa photocathode ya mionzi ya monochromatic inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 1.
Kuwepo kwa photocurrent katika voltage U = 0 inaelezewa na ukweli kwamba photoelectrons zinazotolewa na cathode zina kasi fulani ya awali na, ipasavyo, nishati ya kinetic, na, kwa hiyo, inaweza kufikia anode bila uwanja wa nje wa umeme. Kadiri thamani inavyoongezeka U(katika kesi ya uwezekano mzuri katika anode) photocurrent huongezeka hatua kwa hatua, i.e. kuongezeka kwa idadi ya photoelectrons kufikia anode.
Hali ya gorofa ya sehemu hii ya tabia ya sasa ya voltage inaonyesha kwamba elektroni huruka nje ya cathode kwa kasi tofauti. Thamani ya juu zaidi ya photocurrent, inayoitwa saturation current Mimi sisi, inafanikiwa kwa thamani hii U, ambamo elektroni zote zinazotolewa na cathode zinatua kwenye anode. Maana Mimi sisi. imedhamiriwa na idadi ya photoelectrons iliyotolewa na cathode kwa 1 s na inategemea ukubwa wa tukio la flux ya mionzi kwenye photocathode.
Ikiwa anode ina uwezo mbaya, basi uwanja wa umeme unaosababishwa huzuia harakati za photoelectrons. Hii inasababisha kupungua kwa idadi ya elektroni zinazofikia anode, na, kwa hiyo, kupungua kwa photocurrent. Thamani ya chini ya voltage ya polarity hasi ambayo hakuna elektroni, hata wale walio na kasi ya juu wakati wa kuacha cathode, wanaweza kufikia anode, i.e. Photocurrent inakuwa sifuri, inayoitwa kuchelewesha voltage U o.
Thamani ya voltage ya kuchelewesha inahusiana na nishati ya juu ya kinetic ya elektroni kwa uhusiano
Kwa kuzingatia hili, equation ya Einstein pia inaweza kuandikwa kwa fomu
hν = A nje + EU 0 .
Ikiwa tunabadilisha ukubwa wa tukio la mionzi ya mionzi kwenye cathode kwenye utungaji sawa wa spectral, sifa za sasa za voltage zitakuwa na fomu iliyoonyeshwa kwenye Mtini. 2.
Ikiwa, kwa thamani ya mara kwa mara ya flux ya mionzi, utungaji wake wa spectral hubadilishwa, i.e. mzunguko wa mionzi, basi sifa za sasa za voltage zitabadilika, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3.
U 0 0 U U 03 U 02 U 01 0 U
F 3 > F 2 > F 1 n = const n 3 > n 2 > n 1 F = const
PHOTO EFFECT, kundi la matukio yanayohusiana na kutolewa kwa elektroni za mwili imara kutoka kwa vifungo vya ndani ya atomiki chini ya ushawishi wa mionzi ya umeme. Kuna: 1) athari ya nje ya picha ya umeme, au utoaji wa photoelectron, utoaji wa elektroni kutoka kwenye uso... ... Ensaiklopidia ya kisasa
Jambo linalohusishwa na kutolewa kwa elektroni kutoka kwa kigumu (au kioevu) chini ya ushawishi wa mionzi ya sumakuumeme. Kuna:..1) athari ya nje ya picha, utoaji wa elektroni chini ya ushawishi wa mwanga (utoaji wa photoelectron), ? mionzi, nk;..2)…… Kamusi kubwa ya Encyclopedic
Utoaji wa elektroni angani chini ya ushawishi wa umeme. mag. mionzi. F. ilifunguliwa mnamo 1887. mwanafizikia G. Hertz. Fedha za kwanza. Utafiti wa F. ulifanywa na A. G. Stoletov (1888), na kisha na Mjerumani. mwanafizikia F. Lenard (1899). Ya kwanza ni ya kinadharia. ufafanuzi wa sheria... Ensaiklopidia ya kimwili
Nomino, idadi ya visawe: 2 athari ya picha (1) athari (29) Kamusi ya kisawe cha ASIS. V.N. Trishin. 2013… Kamusi ya visawe
athari ya picha- [V.A. Kamusi ya Kiingereza-Kirusi ya ulinzi wa relay] Ulinzi wa relay ya Mada EN athari ya picha ... Mwongozo wa Mtafsiri wa Kiufundi
ATHARI YA PICHA- (1) kizazi cha valve ya nguvu ya umeme (pichaEMF) kati ya semiconductor mbili tofauti au kati ya semiconductor na chuma chini ya ushawishi wa mionzi ya umeme; (2) F. nje (utoaji wa photoelectron) utoaji wa elektroni zenye ... Encyclopedia kubwa ya Polytechnic
A; m. Mabadiliko katika mali ya dutu chini ya ushawishi wa nishati ya mwanga; athari ya picha ya umeme. * * * Athari ya picha ni jambo linalohusishwa na kutolewa kwa elektroni kutoka kwa imara (au kioevu) chini ya ushawishi wa mionzi ya umeme. Tofautisha:...... Kamusi ya encyclopedic
Utoaji wa elektroni na dutu chini ya ushawishi wa mionzi ya sumakuumeme (Photons). F. iligunduliwa mwaka wa 1887 na G. Hertz. Masomo ya kwanza ya msingi ya F yalifanywa na A. G. Stoletov (1888). Aligundua kuwa katika tukio la photocurrent katika ... ... Encyclopedia kubwa ya Soviet
- (angalia picha ... + kuathiri) kimwili. mabadiliko katika mali ya umeme ya dutu chini ya ushawishi wa mionzi ya umeme (mwanga, ultraviolet, x-rays na mionzi mingine), kwa mfano, utoaji wa elektroni nje chini ya ushawishi wa mwanga (nje f.), mabadiliko . .. ... Kamusi ya maneno ya kigeni ya lugha ya Kirusi
Vitabu
- , P.S. Tartakovsky. Imetolewa tena katika tahajia ya mwandishi asilia ya toleo la 1940 (nyumba ya uchapishaji ya GITTL). KATIKA...
- Athari ya ndani ya picha ya umeme katika dielectri, P.S. Tartakovsky. Kitabu hiki kitatolewa kwa mujibu wa agizo lako kwa kutumia teknolojia ya Print-on-Demand. Imetolewa tena katika tahajia ya mwandishi asilia ya toleo la 1940 (nyumba ya uchapishaji ya GITTL...
Ukurasa wa 1
Jambo la athari ya upigaji picha, iliyogunduliwa mnamo 1887 na Hertz na kuchunguzwa kwa undani na A.G. Stoletov, ni kwamba metali (au semiconductors) hutoa elektroni zinapofunuliwa na mwanga. Haiwezekani kuelezea athari ya photoelectric kulingana na nadharia ya wimbi la mwanga. Hata hivyo, utoaji wa elektroni huzingatiwa mara moja baada ya kuangaza kwa chuma. Kwa kuongeza, kwa mujibu wa nadharia ya wimbi, nishati E3 ya elektroni iliyotolewa na chuma inapaswa kuwa sawia na ukubwa wa mwanga wa tukio. Hata hivyo, iligundua kuwa Ee haitegemei ukubwa wa mwanga, lakini inategemea mzunguko wake, kuongezeka kwa kuongezeka kwa v; ongezeko la nguvu husababisha tu kuongezeka kwa idadi ya elektroni zinazotolewa kutoka kwa chuma.
Jambo la athari ya photoelectric inahusisha ejection ya elektroni kutoka kwa dutu kwa tukio la mwanga juu yake. Sifa kuu za jambo hili ni kama ifuatavyo. Mwanga wa tukio la mwanga juu ya uso wa chuma hutoa elektroni kutoka kwa chuma, mradi frequency ya mwanga ni juu ya thamani fulani muhimu, kulingana na aina ya chuma. Idadi ya elektroni zinazotolewa kwa kila wakati wa kitengo, na muundo wa spectral mara kwa mara wa mionzi, inalingana na tukio la flux ya mwanga kwenye uso wa chuma.
| Tabia tuli za photodiode ya germanium. |
Jambo la athari ya picha ya umeme pia inaweza kutumika katika makutano ya pn ambayo voltage ya nyuma inatumika.
Jambo la athari ya picha ya umeme hugunduliwa kwa kuangazia sahani ya zinki iliyounganishwa na fimbo ya electrometer.
Jambo la athari ya picha ya umeme, iliyogunduliwa mnamo 1889 na A.G. Stoletov, ni kwamba metali (au semiconductors) hutoa elektroni zinapofunuliwa na mwanga. Haiwezekani kuelezea athari ya photoelectric kulingana na nadharia ya wimbi la mwanga. Hata hivyo, utoaji wa elektroni huzingatiwa mara moja baada ya kuangaza kwa chuma. Kwa kuongeza, kwa mujibu wa nadharia ya wimbi, Ea nishati ya elektroni iliyotolewa na chuma inapaswa kuwa sawia na ukubwa wa mwanga wa tukio. Hata hivyo, iligundua kuwa Ee haitegemei ukubwa wa mwanga, lakini inategemea mzunguko wake, kuongezeka kwa kuongezeka kwa v; ongezeko la nguvu husababisha tu kuongezeka kwa idadi ya elektroni zinazotolewa kutoka kwa chuma.
Jambo la athari ya picha ya picha, iliyogunduliwa na A.G. Stoletov mnamo 1888, ni kwamba chini ya ushawishi wa mwanga, elektroni hutolewa kutoka kwa uso wa miili anuwai, kama matokeo ambayo mwili uliopewa hupata malipo. Zaidi ya hayo, jambo hili linazingatiwa tu ikiwa nishati ya quantum ya mwanga ni kubwa zaidi kuliko kazi inayohitajika ili kuondoa elektroni kutoka kwenye uso wa dutu fulani na kutoa nishati fulani ya kinetic kwake.
Jambo la athari ya picha ya umeme ni kwamba miale ya mwanga inayoanguka kwenye mwili wowote (bila kujali asili yake ya kemikali na hali ya kimwili) huondoa elektroni kutoka humo.
Jambo la athari ya photoelectric liligunduliwa kwa mara ya kwanza mwaka wa 1819 na mwanakemia wa Kirusi Grotthus.
Jambo la athari ya picha ya umeme liligunduliwa kwa mara ya kwanza na Hertz mnamo 1887. Hertz aligundua kuwa kuwasha pengo la cheche na miale ya ultraviolet hurahisisha kutokwa.
Kiini cha athari ya picha ya umeme ni kwamba wakati uso wa metali au semiconductors umeangaziwa, chembe za nishati ya mionzi hupenya tabaka za uso wa mwili ulioangaziwa na kutoa nishati ya ziada kwa elektroni zake. Kama matokeo ya hii, elektroni za mwili ulioangaziwa huanza kusonga kwa kasi kubwa na kuacha njia zao za kawaida za mwendo. Jambo hili la kuongeza kasi ya harakati za elektroni za mwili ulioangaziwa chini ya ushawishi wa nishati ya mionzi inaitwa athari ya picha.
Katika athari ya upigaji picha, elektroni zilizotolewa kutoka kwa uso wa chuma na mionzi yenye mzunguko wa 2 - 104 Hz hucheleweshwa kabisa na uwanja wa kusimama kwa tofauti inayowezekana ya 7 V, na kwa masafa ya 4 - 101 Hz - kwa tofauti inayowezekana. ya 15 V.
Athari ya ndani ya picha ya umeme iligunduliwa mwaka 1873 na Mmarekani W. Smith na Mwingereza J. May. Hiyo ni, mapema kuliko athari ya nje ya photoelectric.
Kuangalia athari ya ndani ya picha ya umeme katika mazingira ya shule, unaweza kutumia photodiode (isichanganyike na LED) au transistor ya zamani yenye kofia ya chuma iliyokatwa kwa uangalifu ili kuruhusu mwanga kuingia kioo cha semiconductor. Ikiwa unaunganisha kwa rectifier na galvanometer, unaweza kuchunguza jinsi, hata wakati wa mchana, conductivity ya kioo huongezeka kwa kasi. Conductivity hii inaitwa photoconductivity.
Sheria za athari za picha za ndani ni ngumu zaidi kuliko sheria za nje, na hatutazingatia hapa. Hata hivyo, tunaona kwamba wanategemea dhana ya valence, viwango vya elektroniki, nk, unaojulikana kwako kutoka kwa kemia, na kuruhusu sisi kuelezea tukio la athari ya photoelectric katika semiconductors.
Athari ya nje ya upigaji picha ilipata matumizi katika teknolojia nyuma katika nusu ya kwanza ya karne ya 20. Hii ni, bila shaka, sauti ya sinema ya kimya hapo awali. Seli ya picha hukuruhusu kugeuza sauti "iliyopigwa picha" kwenye filamu kuwa sauti inayosikika. Nuru ya taa ya kawaida ilipitia wimbo wa sauti wa filamu, ikabadilika na kupiga photocell (angalia picha). Kadiri mwanga unavyozidi kupita kwenye wimbo, ndivyo sauti inavyozidi kutoka kwa spika. Kwa asili isiyo hai, athari ya nje ya picha ya umeme inajidhihirisha kwa mamilioni ya miaka kwa kiwango cha sayari. Mionzi ya jua yenye nguvu, inayoathiri atomi na molekuli za angahewa la dunia, hugonga elektroni kutoka kwao, ambayo ni, ionizes tabaka za juu za angahewa.
Athari ya picha ya ndani kwa sasa inatumika katika teknolojia mara nyingi zaidi kuliko ile ya nje. Kwa mfano, inageuza mwanga kuwa mkondo wa umeme katika seli za fotovoltaic na paneli kubwa za jua kwenye vyombo vya anga. Athari ya picha pia "inafanya kazi" katika vifaa maalum visivyo na mwanga, kama vile photoresistors, photodiodes, phototransistors. Shukrani kwa hili, unaweza kuhesabu sehemu kwenye conveyor au kugeuka moja kwa moja na kuzima taratibu mbalimbali (beacons, taa za barabara, ufunguzi wa mlango wa moja kwa moja, nk). Pia, kutokana na athari ya ndani ya photoelectric, inawezekana kubadili picha kwenye ishara za umeme na kuzipeleka kwa umbali (televisheni).
Utumiaji mkubwa zaidi wa athari ya picha ya umeme leo tayari umejengwa mitambo ya nguvu ya jua, pamoja na miradi ya ujenzi wa vituo vipya vile vyenye uwezo wa hadi megawati mia kadhaa. Wataalamu wanakadiria kuwa mwaka wa 2020, hadi 20% ya nishati ya umeme duniani itazalishwa kupitia ubadilishaji wa photovoltaic wa nishati ya jua duniani na angani.
(C) 2012. Lyukina Tatyana Vitalievna (mkoa wa Kemerovo, Leninsk-Kuznetsky)