skanuj0120

238

elektronów z metalu. Minimalna energia potrzebna elektronom na opuszczenie powierzchni metalu nazywa się pracą wyjścia W.

Równanie będące bilansem energii fotonu oddziałującego z elektronem podał Einstęiri:

h

v = W +

mv² ~2~’

O)

gdzie: W to praca wyjścia, a Ek~ rm?l2 - maksymalna energia kinetyczna loloelektronów. Elektrony wychodzące z powierzchni ciała stałego mogą mieć energię kinetyczną w granicach od 0 do (h v- W). Jeżeli elektron zaabsorbuje Inlon o energii większej niż praca wyjścia W, to w procesie zderzeń może utra-i.ić część energii, jeżeli dotrze do powierzchni metalu bez zderzeń, to będzie I a is iadał maksymalną energię kinetyczną określoną równaniem (1).

Z równania (1) wynika, że zjawisko fotoelektryczne może zachodzić tylko wlały, gdy energia padającego fotonu jest większa od pracy wyjścia W elek-iionu z metalu. Jeżeli energia kwantu jest równa pracy wyjścia, to otrzymujemy warunek na częstotliwość progową v_Pt poniżej której zjawisko fotoelek-ti yc/.ne nie występuje:

hv_p = W.    (2)

nuje wysoka próżnia, a prądy uzyskiwane są stosunkowo nieduże (rzędu 1 pA).

Rys. 1. Zależność natężenia prądu iy od napięcia U dla fotokomórki próżniowej dla dwóch różnych wartości strumienia <3> i tej samej częstotliwości promieniowania ( ij, i₂ -prądy nasycenia, U_h- napięcie hamujące)

Natężenie prądu płynącego w obwodzie fotokomórki zależy od wartości strumienia promieniowania 0 padającego na fotokatodę, od napięcia między anodą i katodą oraz od częstotliwości v tego promieniowania. Dokładne omówienie wpływu tych wszystkich czynników zawiera Uzupełnienie do ćw.23. Jeżeli na katodę fotokomórki pada promieniowanie o określonej częstotliwości v (monochromatyczne), to dla określonego stałego strumienia 0 promieniowania z katody wyzwala się w jednostce czasu stała liczba elektronów. Na rys.l pokazano wykres zależności natężenia prądu od napięcia między anodą a katodą dla dwóch różnych natężeń padającego światła (strumienia). Natężenie prądu różne od zera obserwuje się nawet dla (7=0, co świadczy o tym, że fotoelektro-ny opuszczające katodę mają dostateczną energię by dotrzeć do anody. Od pewnej wartości napięcia otrzymujemy tzw. prąd nasycenia. Natężenie prądu osiąga wartość maksymalną, oznacza to, że przy pewnym napięciu anoda wychwytuje wszystkie fotoelektrony, jakie w tym samym czasie opuszczają katodę.

Z wykresu na rys.l widać, że prąd w obwodzie płynie nawet wtedy, gdy napięcie jest ujemne, co oznacza, że część elektronów ma energię kinetyczną wystarczającą na wykonanie pracy przeciwko siłom pola elektrycznego. Mierząc wartość napięcia hamującego U_h, przy którym natężenie prądu spada do zera, możemy wyznaczyć energię najszybszych fotoelektronów oraz ich maksymalną prędkość (patrz ćw.23).

Fotokomórka gazowana wypełniona jest małą ilością gazu szlachetnego (ciśnienie rzędu 30 N/m²) o niskim potenejale jonizacyjnym. Elektrony przyspieszane polem elektrycznym między anodą i katodą uzyskują energię dostateczną do jonizacji atomów gazu w wyniku zderzeń. Powoduje to wystąpienie