3.5. Характеристики фотоэлементов

Световой характеристикой называют зависимость между силой фототока и величиной падающего светового потока при условии, что напряжение между электродами фотоэлемента сохраняется неизменным. Эта зависимость выражается формулой:

I_Ф = КФ, (8)

где I_Ф – фототок, измеренный в микроамперах, Ф – световой поток в люменах, К – коэффициент пропорциональности, называемый чувствительностью фотоэлемента. В вакуумных фотоэлементах существует пропорциональная зависимость между I_Ф и Ф, следовательно, для них К = const. В газонаполненных фотоэлементах интегральная чувствительность К  const и превышает чувствительность вакуумных фотоэлементов.

Вольтамперной характеристикой фотоэлемента является зависимость фототока I_Ф от напряжения U между электродами при неизменном световом потоке Ф (см. п.3.2.).

В данной работе рассматриваются разные варианты изучения фотоэффекта. Один из вариантов – экспериментальное проведение работы. Здесь предлагается выполнение двух заданий: 1) изучение световой характеристики фотоэлемента; 2) измерение вольтамперной характеристики. Второй вариант предполагает компьютерное изучение смоделированного фотоэффекта.

Дифракция

3. ТеоРитическая часть

В однородной среде свет распространяется прямолинейно и поэтому непрозрачное тело, находящееся на пути распространения света, обычно дает геометрическую тень. Однако, если размер препятствий достаточно мал (т.е. соизмерим с длиной волны), то наблюдается явление огибания преграды световой волной. Это явление называется дифракцией. Дифракцию разделяют на два типа – в зависимости от расстояний от источника и точки наблюдения (экрана) до препятствия, расположенного на пути распространения света. Первый тип дифракции относится к случаю, когда на препятствие падает сферическая или плоская волна, а дифракционная картина наблюдается на экране, находящемся за препятствием на конечном от него расстоянии. Дифракционные явления этого типа впервые изучены Френелем и называютсядифракцией Френеля(илидифракцией в сходящихся лучах). Второй тип дифракции –дифракция Фраунгофера(илидифракция в параллельных лучах) наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию.

Дифракция обусловлена волновой природой света и может быть объяснена следующим образом. Пусть свет от источника падает на экранчерез круглое отверстиев экране(рис. 4.1).

Рис. 4.1. Распространение сферической волны

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждая точка фронта световой волны является источником вторичных волн. Эти источники когерентны и исходящие от них лучи (волны) 1, 2, 3, 4 и т.д. будут интерферировать между собой. В зависимости от разности хода лучей на экране в различных точках (например,,и т.д.) возникнут максимумы или минимумы освещенности. Таким образом, на экранев области геометрической тени появятся светлые места, а вне этой области – темные места, создавая кольцеобразную дифракционную картину.

В ряде дифракционных задач расчет интерференции вторичных волн может быть сильно упрощен с помощью наглядного геометрического метода разбиения фронта волны на участки, называемые зонами Френеля. Разбиение на зоны производится так, чтобы оптическая разность ходалучей от сходственных границ каждой пары соседних зон до рассматриваемой точки равнялась. Применим этот метод к расчету дифракционной картины, полученной вследствие дифракции на одной и двух щелях.