Внешний фотоэффект

Фотоэлектрический эффект

Оптическая пирометрия

Оптическая пирометрия – это совокупность методов измерения высоких температур, основанных на законах теплового излучения.

1. Радиационная температура – такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости исследуемого тела.

Излучение основано на законе Стефана-Больцмана: Þ.

Если тело не черное (серое), то вводится некоторый коэффициент k<1.

2. Цветовая – основана на законе смещения Вина. С помощью оптического пирометра определяется, где находятся максимальные длины волн l _max, которые соответствуют максимальной спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела.; T_ц<T_ист.

3. Яркостная температура равна температуре АЧТ, при которой для определенной длины волны l спектральная плотность энергетической светимости равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела. (*)

По закону Кирхгофа:

Пример использования: пирометр с исчезающей нитью. Некая нить пирометра выбирается так, чтобы выполнялось условие(*). Изображение нити пирометра при данной температуре,становится неразличимым на фоне поверхности раскаленного тела. Т.к. α<1 ÞT_Яр<T_ист.

4. Тепловые источники света – свечение раскаленных тел используется для создания источников света.

Различают четыре вида фотоэффекта:

· Внешний фотоэффект, при котором поглощение света приводит к выходу фотоэлектронов за пределы облучаемого тела.

· Внутренний фотоэффект, при котором происходит увеличение числа свободных электронов внутри вещества, но не происходит их выхода наружу.

· Фотогальванический эффект, при котором на границе полупроводника и металла или двух полупроводников под влиянием излучения возникает ЭДС.

· Фотоэффект в газообразной среде представляет собой фотоионизацию отдельных атомов и молекул.

Внешний фотоэффект открыт Герцем, подробно исследован Столетовым.

V

е^-

Г

А

К

–

+

Схема для исследования  

Полированная металлическая пластина К(фотокатод), соединена с отрицательным полюсом батареи, «+» батареи через гальванометр Г соединен с металлической сеткой А(анодом). Оба электрода помещены в стеклянный сосуд, откуда откачивается воздух. При освещении пластины К в цепи возникает постоянный ток, который называется фототок. Электроны, вырванные из катода света, называются фотоэлектронами.  

Сила фототока зависит от разности потенциалов между электродами. Кривая отображающая эту зависимость называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Особенности ВАХ:

1. При увеличении ускоряющей разности потенциалов U сила фототока достигает максимума и остается постоянной. Такой ток называется током насыщенияI. Току насыщения соответствует состояние, когда все электроны, вырванные из фотокатода, достигли анода. I_н=n×e^-, где n – число электронов, дошедших до анода в единицу времени.  

I

U_з

I_н

I₀

0

U

2. При отсутствии напряжения между электродами сила фототока не равна a Þ электроны вырванные светом из катода имеют некоторую начальную скорость и Þ W_кин и могут достигать анода без содействия внешнего поля, образуя начальный ток I₀.

3. Чтобы ослабить или совсем прекратить фототок необходимо приложить между электродами тормозящее поле: U<0. С возрастанием величины тормозящего тока сила фототока постепенно ослабевает. Это говорит о большом разнообразии скоростей вылетов электронов, которые освобождаются не только с поверхностных, но и из более глубоких слоев металла. Когда I = 0, то можно утверждать, что все электроны задерживаются тормозящим полем.

, где – задерживающая постоянная.

Дата добавления: 2014-01-04