46. Интерференционные схемы. Зеркало Ллойда.

Многие оптические двухлучевые интерференционные схемы могут быть сведены к идеализированной схеме. Конечно, в реальных схемах используются не два, а один источник света, но лучи от этого источника попадают на экран, где наблюдается интерференция, по двум различным путям. Расщепление первоначальной волны от источника на две и последующее их сведение на экране – общий признак всех двухлучевых интерференционных схем. Такое расщепление может быть выполнено многими методами, и именно этим различные интерференционные схемы отличаются друг от друга.

зеркало Ллойда. В этой схеме прямой пучок от источника интерферирует с пучком, отраженным от зеркала (мнимое изображение S'). Схема редко применяется в оптике, но довольно часто используется в радиоастрономии при исследовании источников космического радиоизлучения. В этом случае в качестве зеркала используется поверхность моря или озера.

это - один из способов получения интерференционной картины за счет отражения света. Здесь прямой пучок света от источника S интерферирует с пучком, отраженным от зеркала при почти скользящем падении. Из рисунка видно, что 2 * w = ~ 2 * x / l. При использовании источника S видность просто полос заметно убывает по мере удаления от точки х = 0. Ширина интерференционной полосы в зеркале Ллойда равна D x =~ Y / a = ~ Y * l / (2 * h), а число полос N = h / D * sin b, где D - ширина протяженного источника.

70 Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна.

Фотоэлектрические явления возникают при поглощении веществом электромагнитного излучения оптического диапазона. К этим явлениям относится и внешний фотоэффект.

Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.

Явление внешнего фотоэффекта открыто в 1887 г. Герцем, а детально исследовано Столетовым. Теория фотоэффекта на основе квантовых представлений создана Эйнштейном.

Явление фотоэффекта получило широкое практическое применение. Приборы, в основе принципа действия которых лежит фотоэффект, называются фотоэлементами. Фотоэлементы, использующие внешний фотоэффект, преобразуют энергию излучения в электрическую лишь частично. Так как эффективность преобразования небольшая, то в качестве источников электроэнергии фотоэлементы не используют, но зато применяют их в различных схемах автоматики для управления электрическими цепями с помощью световых пучков.

Внутренний фотоэффект используют в фоторезисторах. Вентильный фотоэффект, возникающий в полупроводниковых фотоэлементах с p-n переходом, используется для прямого преобразования энергии излучения в электрическую энергию (солнечные батареи).

Экспериментальное изучение фотоэффекта

Исследование явления внешнего фотоэффекта можно проводить с помощью установки, схема которой изображена на рисунке 3.

Катод через кварцевое стекло освещается светом. Под действием света из катода вырываются электроны (называемые фотоэлектронами), которые летят к аноду (положительно заряженному электроду) и образуют фототок, регистрируемый миллиамперметром

С помощью такой установки, используя электроды, изготовленные из разных материалов, снимались вольт-амперные характеристики (ВАХ) при различных значениях падающего светового потока Ф. ВАХ - зависимость силы фототока I от напряжения U между электродами ( анодом и катодом). Вид такой зависимости представлен на рисунке 4.

Из вольт-амперной характеристики видно, что:

при отсутствии напряжения между электродами фототок отличен от нуля. Следовательно, фотоэлектроны при вылете с поверхности обладают кинетической энергией.

формула Эйнштейна для фотоэффекта: Энергия кванта, по предпо­ложению Эйнштейна, усваивается электроном целиком. Часть этой энергии, равная работе выхода A, затрачивается на то, чтобы электрон мог покинуть тело. Остаток энергии переходит в кинетическую энергию электрона. По закону сохранения энергии

где Aout — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества), — кинетическая энергия вылетающего электрона, ν — частота падающего фотона с энергией hν, h — постоянная Планка.