1 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY I WEWNĘTRZNYBRONISZEWSKA MARTA Wydział GIG Kierunek ZiIP Rok I Mgr, Gr I

2 EFEKT FOTOELEKTRYCZNYMianem zjawiska fotoelektrycznego określa się pewne efekty elektryczne, występujące w ciałach pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego (światła, promieniowania ultrafioletowego, promieniowania rentgenowskiego).

3 EFEKT FOTOELEKTRYCZNYWyjaśnienie i matematyczny opis efektu fotoelektrycznego zawdzięczamy Albertowi Einsteinowi, który w 1905 roku wykorzystał do tego hipotezę kwantów, wysuniętą przez Maxa Plancka w 1900 roku. Za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego Albert Einstein w roku został laureatem Nagrody Nobla.

4 EFEKT FOTOELEKTRYCZNYEnergia wiązki świetlnej rozchodzi się w przestrzeni w postaci skończonych porcji (kwantów) energii zwanych fotonami. h – stała Plancka h * [J*s] ν - częstotliwość padającego fotonu [Hz]

5 EFEKT FOTOELEKTRYCZNYZasadniczo istnieją trzy rodzaje zjawiska fotoelektrycznego: zewnętrzne wewnętrzne zaworowe

6 Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzneJest to emisja elektronów z powierzchni ciał stałych lub cieczy do otaczającej je przestrzeni pod wpływem ich oświetlania. Inaczej nazywane jest fotoemisją. W przypadku gazów przyjęto je nazywać fotojonizacją

7 Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzneŚwiatło padając na powierzchnię materiału wybija z niej elektron

8 Światło padając na powierzchnię materiału wybija z niej elektron Ilość wybitych elektronów i ich prędkość jest zależna od natężenia i częstotliwości światła

9 Doświadczenie Światło UV Ujemnie naładowana płytka cynkowa Elektroskop

10 Doświadczenie Naładowana ujemnie płytka cynkowa (ma nadmiar elektronów) jest połączona do elektroskopu, którego wskazówka pokazuje ładunek, jakim jest naładowana. W momencie nałożenia na nią światła UV, ładunek na płycie spadnie, bo fotony zaczną wybijać elektrony. To pokazuje, że światło nie jest tylko falą, ale zachowuje się jak cząsteczka.

11 Czy wiesz, że…

12 Czy wiesz, że… Światło słoneczne padając na pył księżycowy wywołuje zjawisko fotoelektryczne. Pył traci elektrony i ładuje się dodatnio. Naładowane cząstki pyłu odpychają się i unoszą nad powierzchnią Księżyca. Zjawisko to obserwuje się jako rodzaj mgły powodującej, że szczegóły powierzchni stają się nieostre oraz jako poświata w czasie zachodu Słońca.

13 Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Zastosowaniefotokomórka

14 Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne ZastosowanieFotokomórki wykorzystuje się w badaniach naukowych do pomiarów światła emitowanego przez różne substancje i cząsteczki.

15 Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne ZastosowanieStosowano je w urządzeniach kontrolnych, np. do liczenia przedmiotów przesuwających się na taśmociągu, do pomiaru czasu w zawodach sportowych, w alarmowych systemach przeciwwłamaniowych: w przypadku przerwania przez włamywacza promienia światła padającego na komórkę włącza się alarm.

16 Efekt fotoelektryczny wewnętrznyJest to wzrost przewodnictwa elektrycznego (przepływu ładunków elektrycznych) pod wpływem oświetlenia. Obserwuje się je w półprzewodnikach oraz dielektrykach. Inaczej nazywane jest fotoprzewodnictwem.

17 Fotorezystor

18 Fotorezystor Fotorezystor jest elementem światłoczułym. Oświetlenie fotorezystora powoduje zwiększenie przepływającego prądu (zmniejsza się jego rezystancja). Prąd będący różnicą całkowitego prądu płynącego przez fotorezystor i prądu ciemnego (prąd płynący przez fotorezystor przy braku oświetlenia) nazywamy prądem fotoelektrycznym. Jego wartość zależy od natężenia oświetlenia.

19 Fotorezystor Ze względu na dużą czułość i prosty układ pomiarowy, fotorezystory wykorzystuje się do: pomiaru temperatury poprzez pomiar natężenia promieniowania, ostrzegania w systemach przeciwpożarowych, wykrywania zanieczyszczeń rzek i zbiorników wodnych, detekcji strat ciepła przez izolację termiczną budynków.

20 Zjawisko fotowoltaiczneDo zjawisk fotoelektrycznych wewnętrznych należy zjawisko fotowoltaiczne. Efekt fotowoltaiczny – zjawisko fizyczne polegające na powstaniu siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania świetlnego.

21 Zjawisko fotowoltaiczneFotowoltaika to bezpośrednie przetwarzanie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną.

22 Podsumowanie Efekt fotoelektryczny jest powszechnie wykorzystywany w bateriach słonecznych, fotopowielaczach, elementach CCD w aparatach cyfrowych, fotodiodach itd. Pochłaniane przez te urządzenia światło wykorzystywane jest do wytwarzania prądu elektrycznego i generowania ładunku, którego ilość można zmierzyć.

23 Bibliografia Źródła książkowe:Halliday D., Resnick R., 1999, Fizyka. Tom 2, Wydawnictwo naukowe PWN, Wydanie jedenaste, Warszawa Źródła internetowe:

24 Dziękuję za uwagę