Aplicatii ale efectului fotoelectric extern. Celulu fotoelectrica. Fotomultiplicatorul. Releul fotoelectric

(Referat)

Lumina este o radiatie electromagnetica ce poseda atat proprietati ondulatorii (interferenta, difractie,polarizare) , cat si proprietati corpusculare. Fenomenele in care se manifesta aspectul corpuscular al luminii sunt : efectul fotoelectric si efectul Compton.

Emisia electronilor de catre un corp aflat sub actiunea radiatiilor electromagnetice se numeste efect fotoelectric extern.

Aplicatiile efectului fotoelectric extern:

I. Celula fototelectrica

Alcatuire: Un balon de sticla vidat sau cu gaz prevazut in interior cu doi electrozi o pelicula subtire dintr-un material fotoemisiv, de exemplu argint si cesiu

sau cesiu si stibiu, depusa pe o portiune din peretele interior ; serveste drept Catod C

Un al doilea electrod numit Anod , fixat in fata catodului ; are rolul de a colecta fotoelectronii emisi de catodul iluminat

Functionare:

Daca in circuitul exterior se stabileste un curent de fotoelectroni a carei intensitate este proportionala cu fluxul energetic, atunci curentul fotoelectric produce pe rezistorul de sarcina o cadere de tensiune cu atat mai mare cu cat

Stancu Cristina Clasa a XII-a A C.N. ,,Zinca Golescu’”

rezistenta electrica a rezistorului este mai mare. Pentru obtinerea unui fotocurent de intensitate mare se utilizeaza celulele fotoelectrice cu gaz, de exemplu argon sau amestec de neon si heliu sub presiune scazuta. Fotoelectronii din celulele cu gaz fiind accelerati in campul electric intens creat de tensiunea aplicata , ionizeaza moleculele gazului incat sarcina colectata de anod nu mai este proportionala cu fluxul energetic.

Folosirea celulelor cu gaz conduc la cresterea raportului dintre intensitatea curentului si flux numita sensibilitate. Sensibilitatea celulelor fotoelectrice cu gaz este cuprinsa uintre 50 si 200μA/lm.

Aplicatii practice:

o releul fotoelectrico televiziuneo cinematograful sonoro Fotometrie

II. Fotomultiplicatorul

Alcatuire:

un tub de sticla cu vid un catod dintr-un material ce emite usor fotoelectroni sub

influenta radiatiilor de exemplu stibiu si cesiu, atasat la tub

Stancu Cristina Clasa a XII-a A C.N. ,,Zinca Golescu’”

Functionare:

Prin iradierea catodului se emit electroni care sunt accelerati de campul electric si ciocnesc primul electrod de langa catod numit dinoda (Fotomultiplicatorul contine mai multe dinode conectate la o sursa electrica in asa fel incat fiecare dinoda are potentialul electric mai pozitiv decat dinoda precedenta). Prin bombardarea suprafetei primei dinode cu electroni primari (fotoelectroni) de energie suficient de mare, se emit electroni numiti electroni secundari.

Raportul dintre numarul electronilor secundari emisi in urma ciocnirii electronilor primari cu dinoda si numarul de electroni primari se numeste coeficient de emisie

σ = Ns/Np

Electronii rezultati sunt accelerati spre dinoda urmatoare care se afla la un potential mai pozitiv decat precedenta si fiecare electron incident va extrage σ electroni. Procesul continua pana se ajunge la ultima dinoda si apoi la anod, astfel, ca la iesire se obtine un curent suficient de mare. Numarul de electroni ajunsi la anod in unitate de timp este de σn ori mai mare decat numarul electronilor emisi de catod in acelasi interval de timp (n este numarul de dinode).

Aplicatii practice:

o fotometrieo spectroscopieo Astronomie

Stancu Cristina Clasa a XII-a A C.N. ,,Zinca Golescu’”

o in fizica nucleara la detectia radiatiilor

III. Releul fotoelectric

Alcatuire:

celula fotoelectrica amplificator releu electromagnetic

Functionare:

Cand se iradiaza catodul diodei, in circuitul exterior pe rezitorul de sarcina Rs apare o cadere de tensiune ce trebuie amplificata. Daca releul functioneaza in curent continuu, atunci plusul sursei se leaga prin intermediul releului electromagnetic la anodul triodei.

Grupul de potentiometre P1, P2 realizeaza divizarea tensiunii. Potentiometrul P1

conectat in catod serveste la negativarea automata a grilei. Deplasand cursorul intr-un anumit sens se blocheaza trioda (cand celula fotoelectrica nu este iluminata). In acest caz releul nu functioneaza si circuitul comandat este deschis. Cu ajutorul potentiometrului P2 se regleaza tensiunea de lucru a celulei. Prin rezistorul Rs (de ordinul zecilor de megaohmi) si celula fotoelectrica legata in serie cu Rs se fixeaza negativarea grilei.

Cand celula fotoelectrica este iluminata rezistenta ei interna scade grila devine mai putin negativa si curentul anodic ce trece prin releu creste determinand functionarea releului si inchiderea circuitului comandat. La incetarea iluminarii celulei fotoelectrice tubul se blocheaza si circuitul comandat se deschide. Cand alimentarea se face cu o tensiune alternativa, circuitul functioneaza numai pentru alternanta ce face anodul pozitiv in raport cu electrodul negativ (catodul).

Stancu Cristina Clasa a XII-a A C.N. ,,Zinca Golescu’”

Aplicatii practice:

o o retea de iluminare a straziloro un circuit pentru controlul dimensiunilor si sortarea obiectelor dupa

dimensiunio un circuit pentru reglarea automata a temperaturii o semnalizator de nivel

Stancu Cristina Clasa a XII-a A C.N. ,,Zinca Golescu’”