якщо енергія фотона достатня для, перекидання електрона з валентної зони в зону провідності, В домішкових напівпровідниках фотоефект виявляється так- же в тому випадку, якщо енергія електрона достатня для перекидання електронів в зону провідності з донорних домішкових рівнів або з валентної зони на акцепторні домішкові рівні. Так в напівпровідниках і діелектриках виникає фотоелектропроводімость.
Він може бути використаний для безпосереднього перетворення енергії електромагнітного випромінювання в енергію електричного струму.
3. Рівняння Енштейна
Формулювання 1-го закону фотоефекту: кількість електронів, що вириваються світлом з поверхні металу за 1с, прямо пропорційно інтенсивності світла.
Згідно 2-го закону фотоефекту, максимальна кінетична енергія вириваються світлом електронів лінійно зросте з частотою світла і не залежить від його інтенсивності.
-ий закон фотоефекту: для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, т. е. мінімальна частота світла v0 (або максимальна довжина хвилі λ0), при якій ще можливий фотоефект, і якщо v Перший закон пояснений з позиції електромагнітної теорії світла: чим більше інтенсивність світлової хвилі, тим більшій кількості електронів буде передана достатня для вильоту з металу енергія. Інші закони фотоефекту суперечать цій теорії. Теоретичне пояснення цих законів було дано в 1905 Ейнштейном. Згідно з ним, електромагнітне випромінювання являє собою потік окремих квантів (фотонів) з енергією hv кожен (h-постійна Планка). При фотоефекті частина падаючого електромагнітного випромінювання від поверхні металу відбивається, а частина проникає всередину поверхневого шару металу і там поглинається. Поглинувши фотон, електрон отримує від нього енергію і, здійснюючи роботу виходу, залишає метал: де mv2 максимальна кінетична енергія, яку може мати електрон при вильоті з металу. Вона може бути визначена: U 3 - затримує напруга. У теорії Ейнштейна закони фотоефекту пояснюються наступним чином: Інтенсивність світла пропорційна числу фотонів в світловому пучку і тому визначає число електронів, вирваних з металу. Другий закон випливає з рівняння: З цього ж рівняння слід, що фотоефект можливий лише в тому випадку, коли енергія поглиненого фотона перевищує роботу виходу електрона з металу. Т. е. Частота світла при цьому повинна перевищувати деякий певний для кожного речовини значення, рівне A> h. Ця мінімальна частота визначає червону кордон фотоефекту: При меншій частоті світла енергії фотона не вистачає для здійснення електроном роботи виходу, і тому фотоефект відсутній. Квантова теорія Ейнштейна дозволила пояснити і ще одну закономірність, встановлену Столєтова. У 1888 Столетов зауважив, що фотострум з'являється майже одночасно з освітленням катода фотоелемента. За класичною хвильової теорії електрону в полі світлової електромагнітної хвилі потрібен час для накопичення необхідної для вильоту енергії, і тому фотоефект повинен протікати з запізненням принаймні на кілька секунд. За квантової теорії ж, коли фотон поглинається електроном, то вся енергія фотона переходить до електрона і ніякого часу для накопичення енергії не потрібно. З винаходом лазерів з'явилася можливість експериментувати з дуже інтенсивними пучками світла. Застосовуючи сверхкороткие імпульси лазерного випромінювання, вдалося спостерігати многофотонние процеси, коли електрон, перш ніж покинути катод, зазнавав зіткнення не з одним, а з декількома фотонами. У цьому випадку рівняння фотоефекту записується: чому відповідає червона межа. 4. Застосування фотоефекту в медицині Електровакуумні або напівпровідникові прилади, принцип роботи яких заснований на фотоефекті, називають фотоелектронними. Розглянемо пристрій деяких з них. Найбільш поширеним фотоелектронним приладом є фотоелемент. Фотоелемент, заснований на зовнішньому фотоефекті, складається з джерела електронів - фотокатода К, на який потрапляє світло, і анода А. Вся система укладена в скляний балон, з якого відкачано повітря. Фотокатод, що представляє собою фоточутливий шар, може бути безпосередньо нанесений на частину внутрішньої поверхні балона. На малюнку дана схема включення фотокатода в ланцюг. Для вакуумних фотоелементів робочим режимом є режим насичення, якому відповідають горизонтальні ділянки ВАХ, отриманих при різних значеннях світлового потоку. Основний параметр фотоелемента - його чутливість, що виражається відношенням сили фотоструму до с.Схожі статті