17.Вакуумдық пен газ толтырылған фотоэлементтердің сипаттамаларын бағалаудағы сыртқы фотоэффект заңдылықтары.Газ толтырылған фотоэлементтердің вольтамперлік сипаттамасын түсіндіріңіз.

18.Газ толтырылған және вакуумдық фотоэлементтердің құрылысын және жұмыс істеу принциптерін түсіндіріңіз.

Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект — электрмагниттік сәуленің затпен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын электрлік құбылыстар (электр өткізгіштігінің өзгеруі, ЭҚК-нің пайда болуы не электрондар эмиссиясы). Бұл құбылыс қатты денелерде, сұйықтықтарда, сондай-ақ газдарда да байқалады. Фотоэлектрлік құбылыстар қатарына рентген сәулелерінің фотоэффектісі мен ядролардың фотоэффекті де жатады. Қатты немесе сұйық денелердің жарық сәулесін (фотондарды) жұтуы нәтижесінде электрондардың бөлініп шығу құбылысы сыртқы фотоэффект делінеді. Мұны 1887 ж. Г.Герц ашқан. Сыртқы фотоэффектіні тәжірибе жүзінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заңдарын тұжырымдап берген. А.Г. Столетов ашқан фотоэффектінің бірінші заңы былайша тұжырымдалады:

максимал фотоэлектрлік ток (қанығу фототогы) түскен жарық ағынына тура пропорционал болады.

1905 жылы А.Эйнштейн сыртқы фотоэффект құбылысын жарықтың кванттық теориясы тұрғысынан түсіндіріп берді. Сыртқа қарай бөлініп шыққан электронның максимал кинетик. энергиясының (Емак) шамасы электронға берілген фотонның энергиясы (hv) мен шығу жұмысының (φ) айырымына тең (Емак=hv–φ) екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді. Сыртқы фотоэффектінің бұл екінші заңы, яғни Эйнштейн заңы былайша тұжырымдалады:

фотоэлектрондардың максимал энергиясы түскен жарық жиілігіне сызықты тәуелді болып өседі және оның қарқындылығына байланысты болмайды.

Ішкі фотоэффект (фотоөткізгіштік) кезінде жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерге түскен жарық (фотон) оларда жұтылады да, сыртқа қарай электрондар бөлініп шықпайды. Сөйтіп, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің электр өткізгіштігі өзгереді. Ішкі фотоэффектіні 1873 ж. америка физигі У.Смит байқаған. Жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады. Металл электрод пен сұйық шекарасында байқалатын фотогальваникалық эффектіні 1839 ж. француз физигі А.Э. Беккерель ашты. Ал екі қатты дене шекарасындағы мұндай құбылысты 1876 ж. ағылшын физиктері У.Адамс пен Р.Дей байқаған. Екі заттың түйіскен жеріне жарық түсірілген кезде фотоэлектрлік қозғаушы күш пайда болады. Мұндай зат ретінде әр түрлі жартылай өткізгіштер (электрондық және кемтіктік) немесе жартылай өткізгіш пен металл алынады. Фотогальваник. эффектіге негізделіп жасалған фотоэлектрлік құрылғылар вентильді фотоэлементтер деп аталады.

19.Бугер заңы.Түссіз шыныдан жарықтың өтуін және жұтылуын түсіндір.

Жазық жарық толқыныны затта тараған кезде оның интенсивтілігі біртіндеп азая бастайды. Бұл (жарықтың адсорбциясы) жарықтың затта құбылысы деп аталады. Бұл толқынның электромагниттi өрiсiнiң энергиясының басқа энергия түрлеріне түрленуімен байланысты (көбінесе жұтылған жарық негізінде қызатын зат бөлшектерiнiң хаосты жылулық қозғалысының энергиясына жұмсалады).Бугер заңы - жарықтың параллел монохроматты шоғының жұту қабілеті бар заттық ортада тарау барысында бiртiндеп әлсiретуiн анықтайтын заң. Егер қалыңдығы d болатын затқа енетiн жарықтың шоғының энергиясы I₀ болса, онда заттан шыққан жарық шоғының энергиясы Бугер заңы бойынша келесі түрде өрнектеледі:

_(8.1)

мұндағы, d-қабаттың қалыңдығы, α-жұтылу коэффициенті.

Жұтылу коэффициентінің (α) сандық мәні l/α мәніне тең d-қабаттың қалыңдығына сәйкес келеді және одан өткеннен кейін оның интенсивтілігі e=2,72 есеге азаяды. Бұл заңдылық заттағы жарық толқынының интенсивтілігі экспонента бойынша азаятынын көрсетеді. Егер жарық қалыңдығы d болатын материалдан өткен кезде оның интенсивтілігі N ретке азайса, қалыңдығы 2d болатын материалдан өткен кезде N² ретке азаяды .

8.1-сурет. Жарық интенсивтілігінің материал қалыңдығына тәуелділігі

Ортаның жарық өткiзуi қасиеті τ’ ортадан өткен Ф жарық ағынының түскен Ф₀ жарық ағынына қатынасы арқылы анықталады. Егер жарық ағыны өткізу коэффициенті болатын бірнеше ортадан өткен болса, онда жүйенің өткізу коэффициенті келесі түрде анықталады:

_(8.2)

Жарық өткізгіштікке кері мәннің логарифмі оптикалық тығыздық деп аталады . Бірнеше М ортадан құралған жүйенің оптикалық тығыздығы келесі түрде анықталады . Көріп отырғанымыздай аддитивтілік заңы орындалады. Бұл жерде τ және D мәндерін анықтайтын формулалардың түсуші жарық монохроматты, орта селективті немесе түсуші жарық спектрінің құрамы әртүрлі және орта селективті емес болған жағдайда орындалады.

Тәжірибеде a мәнін өлшеу барысында, жарықтың белгілі бір бөлігінің зерттелетін зат бетінен шағылатынын ескеріп шамалы түзетулер енгізіп отыру қажет (мысалы Френель формуласы арқылы).Түссіз шыныдан жасалған пластинаның жарық өткізгіштігі келесі формула бойынша есептеледі:

Мұндағы - тегістелген бірт беттен шағылу коэффициенті; - өткізу бірліктері арқылы берілген шағылуды түзету көрсеткіші.

мәнін түзету көрсеткіші келесі формула бойынша есептеледі:

_(8.4)

n – сыну көрсеткіші.

Жұту көрсеткіштері бірдей М пластинадан құралған жүйе үшін

_(8.5)

Тәжірибе бойынша анықталып отырған α жұтылу коэффициенті келесі формула бойынша есептелінеді:

немесе _(8.6)

Мұндағы lge = 0,4343; d – мәні см өлшенеді.

Қалыңдықтары d₁ және d₂ болатын қабаттардан өткен жарықтың интенсивтіліктері I₁ және I₂ мәндерін өлшейтін болсақ, жұтылу коэффициентін төмендегі өрнектен анықтап алуымызға болады: