6. Применение фотоэффекта

Фотоэффект имеет исключительно широкое применение в современной технике и в лабораторных исследованиях. Для различных измерений используют фотоэлементы (рис. 22).

Рис. 22. Простейшая схема фотоэлемента

Фотоэлемент представляет собой колбу, на часть внутренней поверхности которой нанесен тонкий слой металла, являющегося катодом. Выбиваемые светом электроны долетают до анода и тем самым замыкают цепь, по которой течет фототок.

Такие фотоэлементы используются для синхронного озвучивания кинофильмов. Звук, который подлежит записи на кинопленку, действует на мембрану микрофона и вызывает образование переменной электродвижущей силы. Эта Э.Д.С. используется для модуляции пучка света, падающего непрерывно, на движущуюся киноленту. При воспроизведении звука кинолента с записью моделированного пучка света движется между постоянным источником света и фотоэлементом. На фотоэлемент, таким образом, падает свет, интенсивность которого меняется, поэтому фототок, усиленный и поданный на громкоговоритель, воспроизводит записанный звук.

Широко применение фотоэлементов при сортировании массовой продукции. В этом случае пучок света падает на фотоэлемент, отразившись от одного из сортируемых предметов (ящик, таблетки и т. д.). Фототок будет зависеть от цвета предмета. Легко устроить так, чтобы в зависимости от силы фототока предмет отбраковывался.

По таким же принципам фотоэлементы используются для нужд вычислительной техники и автоматики.

Занятие № 4

Тема: СПЕКТРЫ АТОМОВ

1. Спектральный состав излучения

Во многих случаях важно не только общее количество энергии, излучаемой источником за одну секунду, то есть интенсивность света, но и его спектральный состав, то есть спектр. Спектром называется интенсивность света, приходящаяся на каждый интервал длин волн λ, λ+dλ, то есть спектральная светимость l_λТ, в зависимости от длины волны. Если свет монохроматический, то его спектр имеет вид узкого всплеска (рис. 23). Такой спектр можно получить от лазера. Обычные источники света (лампы накаливания, Солнце) излучают сплошной спектр (рис. 24).

Рис. 23. Спектр монохроматического излучения лазера с длиной волны λ₀

Человеческий глаз воспринимает не весь сплошной, спектр, а только его видимую часть — от коротковолнового фиолетового света с длиной волны λ_ф до длинноволнового красного света λкр. Слева, при λ<λ_ф находится ультрафиолетовое излучение, справа при λ> λ_кр — инфракрасное.

Разложение обычного света в спектр впервые исследовал Ньютон, он же ввел и понятие спектра.

Рис. 24 Сплошной спектр излучения от источников,

нагретых до температуры Т₁ и Т₂. Пунктиром обозначены

границы видимой части спектра — фиолетовой λ_ф и красной λ_кр

Для получения спектра обычно используется дифракционная решетка (рис. 25). Напомним основное соотношение для дифракционной решетки: dsinΘ_к = kλ; где d — период решетки, Θ_к — угол луча, выходящего из дифракционной решетки, k — порядок спектра.

Согласно этой формуле, в спектре каждого порядка фиолетовые лучи отклоняются слабее, чем лучи красного цвета (Θ_ф<Θ_кр).