Курс общей физики. Миловидова С.Д - 58 стр.

UptoLike

Рубрика: 

58
На внешнем фотоэффекте основан важный физико-
технический прибор, называемый
вакуумным фотоэлементом . Катодом К
вакуумного фотоэлемента служит слой
металла , нанесенный на внутреннюю
поверхность вакуумного стеклянного баллона
В . Анод выполнен в виде металлического
кольца , помещенного в центральной части
баллона . При освещении катода в цепи
фотоэлемента возникает электрический ток,
сила которого пропорциональна световому
потоку .
Большинство современных фотоэлементов
имеет сурьмяно - цезиевые или кислородноцезиевые катоды , обладающие
высокой фоточувствительностью . Кислородно - цезиевые фотоэлементы
чувствительны к инфракрасному и видимому свету (чувствительность 20-
80 мкА / лм ), сурьмяно - цезиевые фотоэлементы : чувствительны к видимому
и ультрафиолетовому свету (чувствительность 50-150 мкА / лм ).
В некоторых случаях для увеличения чувствительности
фотоэлемента его наполняют аргоном при давлении порядка I Па. Фототок
в таком фотоэлементе усиливается вследствие ионизации аргона ,
вызванной столкновениями фотоэлектронов с атомами аргона .
Фоточувствительность газонаполненных фотоэлементов составляет около
I мА/лм .
В настоящее время фотоэлементы находят широкое применение в науке и
технике . Поскольку сила фототока пропорциональна световому потоку ,
фотоэлементы используются в качестве фотометрических приборов. К
таким приборам относятся, например, люксметр (измеритель
освещенности) и фотоэлектрический экспонометр.
Фотоэлемент позволяет преобразовывать колебания светового
потока в соответствующие колебания фототока , что находит применение в
технике звукового кино , телевидении и т. д.
Исключительно велико значение фотоэлементов для
телемеханизации и автоматизации производственных процессов, которые в
сочетании с электронным усилителем и реле , реагируя на световые
сигналы , управляют работой различных промышленных и транспортных
установок.
Описание установки.
В данной работе для изучения внешнего фотоэффекта вакуумного
фотоэлемента используется призменный монохроматор- спектроскоп УМ
2, который предназначен для спектральных исследований в диапазоне
длин волн от 3800 до 10000 Ǻ (1Ǻ =10
-10
м)
Рассмотрим принцип действия простейшего спектрального прибора
с призмой для исследования фотоэффекта . Схема его изображена на рис. 3.
Г
+
B
K
A
Рис.2
С вет
                                            58
       На     внеш нем         ф отоэф ф екте основа н            ва жны й        ф из ико-
                                     тех нический          прибор,            на з
                                                                                 ы ва емы й
                    A                ва ку у мны м ф отоэлементом. К атодом К
         K
                                     ва ку у много ф отоэлемента          слу жит слой




                          С вет
                                     мета лла , на несенны й на              вну тренню ю
                                     поверх ность ва ку у много стеклянного ба ллона
                      B              В . Анод вы полнен в виде мета ллического
          Г
                                     кольца , помещ енного в центра льной ча сти
                                     ба ллона . П ри освещ ении ка тода в цепи
       −         +                   ф отоэлемента воз      ника ет электрический ток,
                                     сила которого пропорциона льна световому
               Рис.2                 потоку .
                                     Больш инство современны х ф отоэлементов
имеет су рьмяно-цез       иевы е или кислородно–цез         иевы е ка тоды , обла да ю щ ие
вы сокой ф оточу вствительностью . К ислородно-цез                иевы е ф отоэлементы
чу вствительны к инф ра кра сному и видимому свету (чу вствительность 20-
80 мкА/лм), су рьмяно-цез         иевы е ф отоэлементы : чу вствительны к видимому
и у льтра ф иолетовому свету (чу вствительность 50-150 мкА/лм).
      В            некоторы х слу ча ях для у величения чу вствительности
ф отоэлемента его на полняю таргоном при да влении порядка I П а . Ф ототок
в та ком ф отоэлементе у силива ется вследствие иониз                      а ции а ргона,
вы з ва нной       столкновениями ф отоэлектронов с атома ми а ргона.
Ф оточу вствительность га з        она полненны х ф отоэлементов соста вляет около
I мА/лм.
В на стоящ ее время ф отоэлементы на х одят ш ирокое применение в на у ке и
тех нике. П оскольку сила ф ототока пропорциона льна световому потоку ,
ф отоэлементы использ           у ю тся в качестве ф отометрических приборов. К
та ким       прибора м       относятся,        на пример,      лю ксметр (из     меритель
освещ енности) и ф отоэлектрический экспонометр.
        Ф отоэлемент поз        воляет преобра з       овы ва ть колеба ния светового
потока в соответству ю щ ие колеба ния ф ототока, что на х одитприменение в
тех нике з   ву кового кино, телевидении и т. д.
        И склю чительно            велико        з на чение      ф отоэлементов         для
телемех а низ    а ции и а втома тиз  а ции произ    водственны х процессов, которы е в
сочета нии с электронны м у силителем и реле, реа гиру я на световы е
сигна лы , у пра вляю т ра ботой ра з       личны х промы ш ленны х и тра нспортны х
у ста новок.
                                   Описа ние уста новки.
        В да нной ра боте для из        у чения внеш него ф отоэф ф екта ва ку у много
ф отоэлемента использ        у ется приз   менны й монох рома тор-спектроскопУ М –
2, которы й предна з       на чен для спектральны х исследова ний в диа па з            оне
                                                 -10
длинволнот3800 до10000 Ǻ (1Ǻ =10 м)
         Ра ссмотрим принципдей ствия простей ш его спектра льного прибора
с приз   мой для исследова ния ф отоэф ф екта . С х ема его из       обра жена на рис. 3.