Fotoelektriskais efekts ir fenomena fizika

Vācu zinātnieks Herts 1887. gadā atklāja gaismas ietekmi uz elektrības izlādi. Izpētot dzirksteļaizdedzes izlādi, Herts atklāja, ka, ja negatīvais elektrods tiek izgaismots ar ultravioletajiem stariem, izlāde sākas ar zemāku elektrodi.

Tika atklāts, ka tad, kad elektriskā loka gaisma ir izgaismota ar negatīvi lādētu metāla plāksni, kas pievienota elektronskopam, elektrokopa bulta ir nolaista. Tas norādīja, ka elektriskā loka apgaismotā metāla plāksne zaudē savu negatīvo lādiņu. Metāla plāksne nezaudē savu pozitīvo lādiņu, kad tas ir izgaismots.

Metālu ķermeņa zudums, kad tos apgaismo negatīvā elektriskā lādiņa gaismas stari, sauc par fotoelektrisko efektu vai vienkārši fotoelektrisko efektu.

Šīs parādības fizika ir pētīta kopš 1888. gada un slavenais krievu zinātnieks A. G. Stoletovs.

Fotoelektriskā efekta Stoletova pētījums tika veikts, izmantojot iekārtu, kas sastāv no diviem maziem diskiem. Nepārtraukta cinka plāksne un plānās acis tika novietotas vertikāli pret otru, izveidojot kondensatoru. Tās plāksnes tika savienotas ar strāvas avota poliem un pēc tam apgaismoja ar elektriskās loka gaismu.

Gaisma brīvi iekļūst caur režģi uz cietā cinka diska virsmas.

Stoletovs konstatēja, ka, ja kondensatora cinka pārklājums ir savienots ar sprieguma avota negatīvo polu (ir katode), tad ķēdei pievienotais galvanometrs parāda strāvu. Ja katode ir režģis, tad nav strāvas. Tādējādi izgaismotā cinka plāksne izstaro negatīvi lādētas daļiņas, kas nosaka strāvas esamību plazmā starp to un tīklu.

Stoletov, pētot fotoelektrisko efektu, kura fizika vēl nebija atklāta, uzņēma eksperimentus no dažādiem metāliem: alumīnija, vara, cinka, sudraba, niķeļa. Piestiprinot tos sprieguma avota negatīvajam polim, viņš novēroja, kā viņa eksperimentālās instalācijas ķēdē parādījās strāva ar elektrisko strāvu. Šādu strāvu sauc par fotoattēlu.

Tā kā spriegums starp kondensatora plāksnēm palielinās, fototūris palielinās, sasniedzot maksimālo vērtību noteiktā spriegumā, ko sauc par piesātinājuma fotokuru.

Fotoelektriskā efekta, kura fizika ir nesaraujami saistīta ar piesātinājuma fototūrisma atkarību no gaismas plūsmas lieluma, kas rodas katoda plāksnē, pētīšana, Stoletov noteica šādu likumu: piesātinājuma fotokrāsas apjoms būs tieši proporcionāls gaismas plūsmai, kas notiek uz metāla plāksnes.

Šo likumu sauc Stoletovs.

Vēlāk tika konstatēts, ka fotovērošana ir elektronu plūsma, kas saplīst no metāla.

Fotoelektrisko efektu teorija ir atklājusi plašu praktisko pielietojumu. Tātad ierīces ir izveidotas, pamatojoties uz šo parādību. Tos sauc par fotoelementiem.

Gaismas jutīgais slānis - katoda pārklāj gandrīz visu stikla pudeles iekšējo virsmu, izņemot nelielu logu, lai piekļūtu gaismai. Anoda ir stieples gredzens, pastiprināts balonā. Tvertnē - vakuumā.

Ja savienojat gredzenu ar akumulatora pozitīvo polu un gaismas jutīgo metāla slāni caur galvanometru ar tā negatīvo pole, tad, kad slānis ir izgaismots, strāvas ķēde parādās kā pareizs gaismas avots.

Ir iespējams pilnībā izslēgt akumulatoru, taču pat tad mēs novērojam tikai ļoti vāju strāvu, jo stieņa gredzena anoda nokļūst tikai nelielai elektronu daļai, ko izstaro gaisma. Lai palielinātu efektu, ir nepieciešams spriegums 80-100 V.

Fotoelektrisko efektu, kura fizika tiek izmantota šādos elementos, var novērot, izmantojot jebkuru metālu. Tomēr lielākā daļa no tiem, piemēram, varš, dzelzs, platīns, volframs, ir jutīgi tikai pret ultravioletajiem stariem. Vienīgi sārmie metāli - kālija, nātrija un it īpaši cēzija - ir jutīgi pret redzamajiem stariem. Tos izmanto fotoelementu katodus.