Fotoelektrični efekat je fizika fenomena

1887. godine njemački naučnik Hertz otkrio je uticaj svetlosti na električni pražnjenje. Tokom proučavanja ispuštanja iskre, Hertz je otkrio da ako je negativna elektroda osvetljena ultraljubičastim zracima, pražnjenje počinje sa nižim naponom na elektrodama.

Dalje je otkriveno da kada svetlost električnog luka osvetlja negativno naelektrisana metalna ploča povezana na elektroskopu, strelica elektroskopa se spušta. Ovo ukazuje na to da metalna ploča osvetljena električnim lukom gubi negativan naboj. Metalna pločica ne gubi pozitivnu energiju kada se osvijetli.

Gubitak metalnih tela kada su osvijetljeni svetlosnim zrakom negativnog električnog naboja naziva se fotoelektrični efekat ili jednostavno fotoelektrični efekat.

Fizika ovog fenomena proučavana je od 1888. godine i poznatog ruskog naučnika AG Stoletova.

Studija fotoelektričnog efekta Stoletov proizvedena je korišćenjem instalacije koja se sastojala od dva mala diska. Neprekidna cink ploča i tanka mrežica postavljeni su vertikalno jedni prema drugima, formirajući kondenzator. Njene ploče bile su povezane sa polovima trenutnog izvora, a zatim osvetljene svetlom električnog luka.

Svetlost se slobodno prodrla kroz mrežu na površinu čvrstog cink diska.

Stoletov je utvrdio da ako je cink-premaz kondenzatora povezan sa negativnim polom izvora napona (katoda), onda galvanometar uključen u kolo pokazuje struju. Ako je katod mreža, onda nema struje. Otuda, osvetljena cink ploča emituje negativno naelektrisane čestice, koje određuju postojanje struje u razmaku između njega i mreže.

Stoletov, koji je proučavao fotoelektrični efekat, čija fizika još nije otkrivena, za svoje eksperimente zauzima diske iz raznih metala: aluminijuma, bakra, cinka, srebra, nikla. Prilazujući ih negativnom polu izvora napona, primetio je kako se električna struja pojavila u krugu njegove eksperimentalne instalacije pod dejstvom luka. Takva struja se zove fotokutent.

Pošto se napon između kondenzatorskih ploča povećava, fotoćetak se povećava, dostižeći maksimalnu vrednost pri određenom naponu, nazvanom fototraćenost zasićenja.

Istražujući fotoelektrični efekat, čija je fizika neraskidivo povezana sa zavisnošću fototraka zasićenja na veličini svetlosnog fluksa incidentnog na katodnoj pločici, Stoletov je ustanovio sledeći zakon: veličina fototraka zasićenja će biti direktno proporcionalna svetlosnom fluksu na metalnoj ploči.

Ovaj zakon se zove Stoletov.

Kasnije je utvrđeno da je fotokutentni tok elektrona razbijen svetlom iz metala.

Teorija fotoelektričkog efekta pronašla je široku praktičnu primjenu. Tako su napravljeni uređaji na osnovu ovog fenomena. Zove se fotocelice.

Fotosenzitivni sloj - katod - pokriva gotovo celu unutrašnju površinu staklene bočice, izuzev malih prozora za pristup svetlosti. Anoda je žičan prsten, ojačan unutar balona. U rezervoaru - vakuum.

Ako povežete prsten sa pozitivnim polom baterije i fotoosetljivim metalnim slojem kroz galvanometar sa negativnim polom, onda kada je sloj osvetljen, struja se pojavljuje u krugu kao pravi izvor svetlosti.

Moguće je potpuno isključiti bateriju, ali ćak i onda ćemo posmatrati struju koja je samo vrlo slaba, jer će samo zanemarljiv dio elektrona izbačenih svetlom pasti na žičanu prsten-anodu. Da bi se povećao efekat, potreban je napon od 80-100 V.

Fotoelektrični efekat, čija se fizika koristi u takvim elementima, može se posmatrati pomoću bilo kog metala. Međutim, većina njih, kao što su bakar, gvožđe, platina, volfram, osjetljive su samo na ultraljubičaste zrake. Samo alkalni metali - kalijum, natrijum i posebno cezijum - takođe su osjetljivi na vidljive zrake. Koriste se za izradu katodnih fotocelica.