Iordanca ionut

18

Transcript of Iordanca ionut

• Efectul fotoelectric extern este emiterea de electroni din materie în urma absorbției de radiatie electromagnetica, de exemplu radiatie ultravioleta sau raze X. Un termen învechit pentru efectul fotoelectric este efectul Hertz.

• Importanța acestui fenomen în dezvoltarea domeniului fizicii constă în a sprijini dualitatea undă-corpuscul a radiației electromagnetice. Explicația matematică a fenomenului a fost dată de Albert Einstein, pe baza unor ipoteze cuantice formulate de Max Planck.

• Max Planck, fizician german, a ajuns - studiind radiaţia corpului negru - la concluzia că energia radiată de un corp sub forma undelor electromagnetice este emisă în mod discret doar ca multiplu al unei valori de bază dată de produsul dintre o constantă şi frecvenţa undelor electromagnetice emise: E=h*λ. Valoarea fixă a fost botezată constanta lui Planck, notată cu h şi are valoarea 6,626x10-34J*s, iar frecvenţa este dată în cazul spectrului vizibil de culoarea luminii. Pentru contribuţiile sale la stabilirea naturii discrete a energiei lui Max Planck i-a fost decernat în 1918 Premiul Nobel pentru fizică.

• Pornind de la concluziile lui Max Planck privind radiaţia corpului negru, Einstein a propus ideea că şi lumina se manifestă sub forma unor cuante de energie, numite ulterior fotoni, iar energia unui foton depinde de constanta lui Planck şi de frecvenţa radiaţiei electromagnetice corespunzătoare. Plecând de la aceste premise, Einstein a formulat o teorie care explică în detaliu ce se petrece la "bombardarea" unei suprafeţe metalice cu unde electromagnetice din zona razelor X sau a spectrului vizibil.

• Astăzi se acceptă că lumina este de natură electromagnetică şi că are un caracter dual: ondulatoriu şi corpuscular.

• In anumite fenomene se manifestă aspectul ondulatoriu (reflexie, refracţie, interferenţă, difracţie, polarizare).

• In alte fenomene se manifestă aspectul corpuscular emisia radiaţiei electromagnetice, absorbţia luminii, efectul fotoelectric).

Celula fotoelectrică• Celula fotoelectrica este alcatuita dintr-un tub de sticla vidat sau continand

un gaz inert la presiune redusa care are in interior doi electrozi : catodul (C) format dintr-un strat subtire de metal (Cs, Na, K) depus pe o portiune din peretele tubului si anodul (A). format dintr-o retea de inel sau bobita metalica.

• Sub actiunea radiatiilor electromagnetice (vizibile) fotocatodul emite electroni care sunt dirijati spre anod datorita campului electric produs de tensiunea dintre C si A si sunt captati de catre acesta stabilindu-se un curent electric, indicat de galvanometru „G”. Deci celula fotoelectrica transforma un semnal luminos intr-un semnal electric.

• Celulele fotoelectrice cu vid sunt mai putin sensibile (curentul fotoelectric se stabileste la valori mai mari ale fluxului radiatiilor electromagnetice), dar sunt lipsite de inertie (intensitatea curentului fotoelectric urmareste prompt si liniar variatia fluxului luminos care cade pe catod); celulele cu gaz sunt mai sensibile dar prezinta o inertie determinata de procesele ce se produc in cazul din tub.

• Fig.1 celula fotoelectrica

Releul fotoelectric• Releul fotoelectric este un electromagnet care poate comanda inchiderea si

deschiderea unui circuit electric. In cazul releului fotoelectric lumina cade pe fotocatod si determina aparitia unui camp electric care dupa amplificare strabate electromagnetul al carui camp produce inchiderea circuitului comandat.

• Avand comenzi comode, sigure si rapide, releul fotoelectric se foloseste la numararea unor obiecte in miscare, la intreruperea automata a functionarii unor masini-unelte cand operatorul a intrat intr-o zona unde este pericol de accidentare, la conectarea automata a retelei de iluminat etc

Panoul solar• Un panou solar fotovoltaic transformă energia luminoasă din razele

solare direct în energie electrică. Componentele principale ale panoului solar reprezintă celule solare.

• Panourile solare se utilizeaza separat sau legate în baterii pentru alimentarea consumatorilor independenţi sau pentru generarea de curent electric ce se livrează în reţeaua publică.

• Un panou solar este caracterizat prin parametrii săi electrici cum ar fi tensiunea de mers în gol sau curentul de scurtcircuit

• Cercetatorii din cadrul U.S. Department of National Renewable Energy Laboratory au stabilit un adevarat record mondial in cadrul realizarii celei mai eficiente celule fotoelectrice prin crearea unui dispozitiv fotovoltaic care transforma 40,8% din lumina solara primita direct in electricitate.

Fotomultiplicatorul• Fotomultiplicatorul este alcatuit dintr-un tub de sticla vidat in care se afla un

catod C, un anod A si un numar oarecare de electrozi auxiliari numiti dinode . O dinoda este un electrod care bombardat cu un numar de electroni emite un numar mai mare de electroni secundari. Cu ajutorul unui divizor de tensiune format cu ajutorul rezistentelor R1, R2, R3, si R4 fiecare dinoda, incepand cu cea de langa catod, se afla la un potential electric superior celei precedente.

• Sub actiunea luminii, fotocatodul emite electroni care sunt accelerati spre dinoda D1 pe care o bombardeaza. Aceasta emite un numar mai mare de electroni care sunt accelerati spre dinoda D2- La randul ei dinoda D2 emite un numar mai mare de electroni astfel incat, in final la anod va ajunge un numar amplificat de electroni. Prin rezistorul Rs din circuitul anodului se stabileste un curent electric de 106 –107 ori mai mare decat in cazul unei celule fotoelectrice.

Aplicatii practice ale efectului fotoelectric

• Efectul fotoelectric, pe langa faptul ca a jucat un rol important in confirmarea teoriei corpusculare a luminii, are si numeroase aplicatii practice.

• Alarmele antifurt si sistemele automate de deschidere a usilor utilizeaza adesea circuite cu celula fotoelectrica.Cand o persoana intrerupe fasciculul luminos, anularea brusca a curentului activeaza un comutator care comanda o sonerie sau o usa.Uneori sunt folosite radiatii UV sau IR la alarme, pentru ca sunt invizibile.

Senzori de lumină folosiţi pentru deschidere şi închiderea automată