Фотоэффект құбылысы

Фотоэлектрлік эффект (фотоэффект) деп түскен жарық әсерінен заттан электрондардың бөлініп шығу құбылысын айтады.

Фотоэффекттің үш түрін бөліп қарастырады: ішкі, вентильді және сыртқы.

Шалаөткізгіштер немесе диэлектриктердің ішінде байланыстағы электрондардың жарық әсерінен сыртқа шықпай бос электрондарға айналу құбылысы ішкі фотоэфффект деп аталады. Осының нәтижесінде ток тасымалдаушылардың концентрациясы өсіп, фотоөткізгіштік пайда болады. Фотоөткізгіштік деп шалаөткізгіштер немесе диэлектриктерге жарық түскенде электрөткізгіштігінің артуы айтылады.

Екі түрлі шалаөткізгіштердің немесе шалаөткізгіш пен металл беттері түйіскен жерге (сыртқы электр өрісі жоқ болған жағдайда) жарық түскенде электр қозғауыш күшінің (фото ЭҚК) пайда болуы вентильдік фотоэффект (ішкі фотоэффектің бір түрі) құбылысы деп аталады. Вентильдік фотоэффект күн энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіру үшін күн батареяларында қолданылады.

Жарық әсерінен заттан электрондардың босап шығуы сыртқы фотоэффект (фотоэлектрондық эммисия) құбылысы деп аталады.

Сырттқы фотоэффектті зерттеуге арналған схема. вакуумды түтік ішінде екі электрод (зерттелетін металлдан жасалған катод К және анод А) батареяға қосылған. Мұнда кернеудің мәні мен қатар таңбасында өзгертуге болады.

Катодқа монохромат жарық түскенде пайда болатын ток тізбекке қосылған миллиамперметр арқылы өлшенеді. Жарық әсерінен катодтан шыққан электрондар ағынынан пайда болған I фототоктың анад пен катода арасындағы U кернеуге тәуелділігі фотоэффекттің вольт-амперлік сипаттамасы деп аталады.

U кернеу өскен сайын I фототок та қанығу мәніне жеткенше өседі. Токтың максимал мәні I_max – қанығу фототогы – катодтан шыққан барлық электрондар түгелімен анодқа жеткен кездегі U кернеудің мәнімен анықталады: I_қанығу=en, мұндағы n – 1 секунд ішінде катодтан шыққан электрондар саны. U=0 фототок жоғалмайды, өйткені фотоэлектрондардың катодтан шығар кезінде бастапқы жылдамдықтары болады. Фототок нольге теңелген кездегі кернеу бөгеуіш кернеу U₀ деп аталады. U= U₀ болғанда,бірде-бір,тіпті шығар кезде бастапқы жылдамдығы максимал болған электрондар бөгеуіш өрістен өте алмай анодқа жетпейді:

,

яғни U₀ бөгеуіш кернеуді өлшеу арқылы фотоэлектрондардың бастапқы жылдамдықтарының максимал мәнін және кинетикалық энергияларын анықтауға болады.