Фотоэффект. Вольтамперная характеристика фотоэлементов

Фотоэффе́кт — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект. Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком

Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Он проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к возникновению фотопроводимости или вентильного фотоэффекта. Основными характеристиками фотоэлементов являются:

1. Вольт-амперная характеристика: . Это зависимость фототока от напряжения между анодом и катодом при постоянном световом потоке. Вид типовых вольт-амперных характеристик представлен на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Вольт-амперная характеристика

Видно, что в режиме насыщения фототок не зависит от анодного напряжения. Этот режим и является рабочим.

Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовымизлучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10⁻² до 10³ Å (от 10⁻¹² до 10⁻⁷ м).^[1]

Тормозное рентгеновское излучение возникает при торможении электронов, движущихся с большой скоростью, электрическими полями атомов анода. Условия торможения отдельных электронов не одинаковы. В результате в энергию рентгеновского излучения переходят различные части их кинетической энергии.
 
Спектр тормозного рентгеновского излучения не зависит от природы вещества анода. Как известно, энергия фотонов рентгеновских лучей определяет их частоту и длину волны. Поэтому тормозное рентгеновское излучение не является монохроматическим. Оно характеризуется разнообразием длин волн, которое может быть представлено сплошным (непрерывным) спектром.

Рентгеновские лучи не могут иметь энергию большую, чем кинетическая энергия образующих их электронов. Наименьшая длина волны рентгеновского излучения соответствует максимальной кинетической энергии тормозящихся электронов. Чем больше разность потенциалов в рентгеновской трубке, тем меньшие длины волны рентгеновского излучения можно получить.

Характеристическое рентгеновское излучение имеет не сплошной, а линейчатый спектр. Этот тип излучения возникает, когда быстрый электрон, достигая анода, проникает во внутренние орбитали атомов и выбивает один из их электронов. В результате появляется свободное место, которое может быть заполнено другим электроном, спускающимся с одной из верхних атомных орбиталей. Такой переход электрона с более высокого на более низкий энергетический уровень вызывает рентгеновское излучение определенной дискретной длины волны. Поэтому характеристическое рентгеновское излучение имеет линейчатый спектр. Частота линий характеристического излучения полностью зависит от структуры электронных орбиталей атомов анода.   Линии спектра характеристического излучения разных химических элементов имеют одинаковый вид, поскольку структура их внутренних электронных орбитальных идентична. Но длина их волны и частота, благодаря энергетическим различиям между внутренними орбиталями тяжелых и легких атомов.   Частота линий спектра характеристического рентгеновского излучения изменяется в соответствие с атомным номером металла и определяется уравнением Мозли: v^1/2=A(Z-B), где Z - атомный номер химического элемента, A и B - константы.

Энергети́ческая свети́мость   — физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин^[1]. Характеризует мощность оптического излучения, излучаемого малым участком поверхности единичной площади. Равна отношению потока излучения  , испускаемого малым участком поверхности источника излучения, к его площади  ^[ ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ тела - отношение поглощаемого телом потока излучения к падающему на него монохроматич. потоку излучения частоты v; то же, что монохроматический поглощения коэффициент. П. с. зависит от вещества, из к-рого тело состоит, от формы тела и от его темп-ры. Если П. с. тела в нек-ром диапазоне частот и темп-р равна 1, говорят, что оно при этих условиях является абсолютно чёрным телом. П. с. наряду со спектральной испускателъной способностью входит в Кирхгофа закон излучения и характеризует отклонение поглощающих свойств данного тела от свойств абсолютно чёрного тела. П. с. - важнейшая характеристикатеплового излучения. Сумма П. с., пропускания коэффициента и отражения коэффициента тела равна 1.

ИСПУСКАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ (лучеиспускательная способность, излучательная способность) - осн. Характеристика теплового излучения, испускаемого с поверхности нагретого тела, мерой к-рой является поток энергии излучения, испускаемого за единицу времени с единицы поверхности тела. И. с. в данном направлении В (наз. также энергетич. яркостью поверхности) рассчитывается на единицу телесного угла; И. с. во всех направлениях е (наз. также светимостью) при выполнении Ламберта законаравна pВ. И. с. зависит от темп-ры поверхности Т и характеризуется при каждой темп-ре определ. спектральным составом испускаемого излучения. Спектральную И. с. рассчитывают на единицу интервала частот v (или длин волн l) и соответственно обозначают B_v,Т и e_v,T (или В_l,T и e_l,T). Полная (интегральная) И. с. В_T и e_T получается интегрированием спектральной И. с. по всему спектру. Спектральная И. с. связана Кирхгофа законом излучения с поглощательной способностью тела, для абсолютно чёрного тела она определяется Планка законом излучения (см. также Излучение равновесное). Наряду с И. с. поверхности нагретого тела в теории переноса излучения рассматривается объёмная И. с. (коэф. испускания)