curenții de saturație - in1 și IN2; uz - capacitate de blocare

Prezența fotocurentului în absența tensiunii la bornele electrozilor (la

) Datorită faptului că o fracțiune mică a fotoelectronilor are alimentare cu energie cinetică (Ek), permițându-le să ajungă la anod chiar și în absența unui câmp electric extern. Pentru fotocurentilor devine egală cu zero (adică, nu la fotoelectronii ajunge la anod), care urmează să fie aplicat la electrozii de tensiune negativă, care se numește o tensiune retardare sau potențial de blocare (Uț).

Atunci când acest lucru este forțele electrostatice (A = eUz) cheltuită pentru modificarea energiei cinetice a electronului (CE) la zero.

Odată cu creșterea fotocurentul la tensiune în creștere, până când toate fotoelectronii emisi de catod nu ar fi în măsură să ajungă la anod, curentul în circuitul ajunge la saturație. O creștere suplimentară a tensiunii nu se schimba efectul fotocurentului. om de știință român AG Stoletov petrece studiu experimental sistematic al efectului fotoelectric extern în 1888, a constatat că curentul de saturație este mai mare, cu atât mai mult fluxul luminos (fig. 8.2). lege fotoelectric Otsyudapervy: radiații valoarea de saturație frecvență fixă ​​a fotocurentului (In), direct proporțional cu intensitatea (F):

unde γ - suprafața de fotosensibil.

În cazul în care, de fixare intensitate, modificați frecvența luminii incidente

(

) Se va schimba valoarea tensiunii de retardare. Dependența tensiunii de retardare (barieră potențială) de frecvență este prezentată în Fig. 8.3.

Fig. 8.3. Dependența de blocare a potențialului Uț

vA frecvența luminii incidente

Sa constatat că pentru fiecare energie fotoelectron metalic (și, prin urmare, valoarea tensiunii de retardare) este independent de fluxul luminos, dar proporțională cu frecvența radiației. Această dependență este determinată de a doua lege a efectului fotoelectric: viteza fotoelectronilor crește cu frecvența luminii incidente și nu depinde de intensitatea acesteia.

La o frecvență determinată pentru fiecare grindă de metal 0 tensiune retardare dispare. La frecvențe mai mici, efectul fotoelectric nu se observă. legea Otsyudatrety: indiferent de intensitatea efectului fotoelectric al luminii începe doar la un metal specific pentru fiecare frecvență minimă de lumină, numită limita „roșu“ a efectului fotoelectric.

În cazul în care prima lege a efectului fotoelectric poate fi interpretat pe baza presupunerii că lumina are un caracter val, a doua lege nu poate fi explicată în ceea ce privește reprezentările val. Existența limitei „roșu“ a efectului fotoelectric si radiant sunt, de asemenea, în contradicție cu noțiunea de lumină ca un val continuu.

Pentru o explicație a legilor efectului fotoelectric extern, Einstein a sugerat că absorbția luminii de natură cuantică. Acest lucru înseamnă că materialul a procesului de absorbție a luminii se produce în timp discret și spațiu. Fiecare electron absoarbe un foton porțiunii expending energie luminoasă a acesteia pentru a face funcția de lucru și reziduul ia sub formă de energie cinetică. Datorită legii de conservare a energiei, avem următoarea ecuație, numită ecuația lui Einstein:

unde

- energia cuantei absorbite (un foton);- activitatea unei ieșiri de electroni;- energia cinetică maximă a electronilor emiși.

 energia fotonică, în conformitate cu formula lui Planck, este proporțională cu chastote sale:

unde

= 6,63 ∙ 10 -34 J ∙ s - constanta lui Planck.

ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric poate fi scrisă ca

Pe baza acestei ecuații explică legile experimentale ale efectului fotoelectric.

dacă

, în detrimentul energiei primite de electron, ca urmare a absorbției unui foton, se realizează funcția de lucru și dobândește energia cinetică. Dacă electronul nu vede cu suprafața metalică și din regiunile interioare, energia cinetică poate fi transformată parțial în energie internă datorită coliziunii accidentale cu alți atomi și electroni. Prin urmare, unele dintre fotoelectronilor emise dintr-un metal cu viteze mai mici decât maximul.

Dacă energia fotonilor mai puțin de lucru de la un electron de metal, efectul fotoelectric nu va avea loc, adică, efectul fotoelectric este posibilă dacă

(Legea fotoelectric a treia).

Deoarece funcția de lucru de electroni pentru metalul este constantă, cu o creștere a frecvenței va crește energia cinetică a fotoelectronilor și viteza maximă (a doua lege fotoelectric).

La o frecvență constantă, iar energia fiecărui foton de schimbare a fluxului mijloacelor modificării intensității luminii numărului (Nb) de fotoni (fotoni) incidente pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață metalică:

.

Deoarece electronul interacționează numai cu un singur cuantic (probabilitate de captare de electroni a doi fotoni este mic), atunci schimbarea în intensitate a luminii pentru a modifica numărul de fotoni și, prin urmare, numărul de fotoelectroni și valoarea curentă de saturație (drept prima fotoelectric). Energia fiecărui electron va fi determinată numai de frecvența radiației.

efectul fotoelectric intern. Atunci când un proces intern fotoelectronilor efectul fotoelectric nu lăsați funcția de muncă de a nu comite energie obținută consumat în ruperea legăturii cu atomul material și. Pentru ca un electron într-un semiconductor sau izolator a fost liber, că, în ceea ce privește modelul de bandă este trecerea de banda de energie valență în banda de conducție, este necesar să se depășească zona de energie interzisă (E). Aceasta formează un purtător de sarcină doar două: un electron liber în banda de conducție și scaunul vacant (gaura) în banda de valență, astfel încât fiecare operator de transport depășește bariera de energie este egală cu jumătate din banda de energie interzisă

Fig. 8.4. Completarea benzile de energie într-un semiconductor; Acesta arată doar banda de valență și liberă; cercuri pline - electronii din zona liberă; Alb - o gaură în banda de valență

ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric intern va fi de forma

unde

- energia unei cuante de lumină (fotoni).

Evident, această ecuație definește un „roșu“ limita efectului fotoelectric intern.

Atunci când un efect fotoelectric dependență internă de amploarea fotocurentului I potokaF lumină la o tensiune constantă (răspuns de lumină) este neliniară: fotosensibilitatea γ variază, în scădere cu creșterea producției de lumină.