2. • 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.
3.
4. • 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.
5. • 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).
6.
7.
8.
9.
10. 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.
12. 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
13. 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.
14. 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.
15.
16. 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.
