Фототок

Примеры более современных фотоэлектрических пирометров, освобожденных от внутренней образцовой лампы, показаны на рис. 7.32, а, б [44, 70]. Для сравнения двух внешних источников, например черного тела в точке золота и ленточной вольфрамовой лампы, используется свойственная фотоумножителю стабильность. Отношения яркостей в этих пирометрах измеряются либо посредством секторных дисков и прямых отношений счета фотонов [21] или фототоков, либо посредством удвоения яркости. [c.373]

При неизменном спектральном составе света сила фототока насыщения прямо пропорциональна падающему на катод световому потоку. [c.342]

Изучая зависимость фототока (рис. 15.3), возникшего при облучении металла потоком монохроматического света, от разности потенциалов между электродами (такая зависимость обычно называется вольт-амперной характеристикой фототока), установили, что I) фототок возникает не только при Vа — V= О, но и при Va— V k <0 2) фототок отличен от нуля до строго определенного для данного металла отрицательного значения разности потенциалов V, — V k = Уз< так называемого задерживающего потенциала 3) величина запирающего (задерживающего) потенциала не зависит от интенсивности падающего света 4) фототок растет с уменьшением абсолютного значения задерживающего потенциала [c.343]

Определите работу выхода электрона с поверхности фотокатода и красную границу фотоэффекта, если при облучении фотоэлемента светом с частотой 1,6-10 Гц фототок прекращается при запирающем напряжении 4,1 В. [c.341]

Для обеспечения высокой чувствительности измерений нужно аравиль.чо выбрать тип фотокатода, конструкцию фотоэлемента, условия его эксплуатации. Обычно эти данные приводятся в паспорте фотоэлемента. Чувствительность фотоэлемента характеризуют силой фототока при стандартных условиях освещения. Вакуумные фотоэлементы обычно имеют чувствительность 50 — 80 мкА/лм. [c.437]

Для повышения чувствительности иногда наполняют колбу фотоэлемента каким-либо газом, не вступающим в реакцию с веществом фотокатода. В таких газонаполненных фотоэлементах выбитые из катода электроны при своем движении к аноду ионизируют атомы г аза. Образующиеся в газе ионы и электроны движутся к электродам фотоэлемента, заметно увеличивая исходный фототок. Чувствительность таких устройств велика (она достигает 500 мкА/лм), но их вольт-амперная характеристика имеет более сложный вид, чем обычная зависимость силы фототока от приложенной разности потенциалов, и часто не соблюдается пропорциональность силы фототока и светового потока. Другим недостатком газонаполненных фотоэлементов является их инерционность, приводящая к искажению фронта регистрируемого сигнала и ограничивающая возможность измерения модулированных и быстроизменяющихся световых потоков. При частоте модуляции в несколько килогерц обычно уже невозможно использование газонаполненных фотоэлементов. [c.437]

Сугцественный прогресс в фотоэлектрических измерениях был достигнут в 40—50-е годы, когда в практику начали широко внедряться фотоэлектрические умножители (ФЭУ). Идея создания таких приборов была выдвинута исследователями еще в 20-е годы, а первый прибор, в котором использован описанный ниже принцип усиления фототока, был создан в 1934 г. и получил [c.437]

Для усиления фототока в фотоэлектронных умножителях использовано явление вторичной электронной эмиссии. Оно заключается в том, что бомбардировка пучком электронов поверхности металла, полупроводника или диэлектрика при некоторых условиях вызывает эмиссию вторичных электронов, которую обычно характеризуют коэффициентом вторичной эмиссии а — отношением числа выбитых электронов к числу падающих. Этот коэффициент зависит от многих параметров (вида и состояния поверхности, скорости и угла падения пучка электронов и т.д.) и для некоторых веществ может достигать больших значений (10 и выше). В частности, легко получается значительное усиление сигнала при использовании в качестве материала эмиттеров сплава сурьмы и цезия. Приводимая на рис. 8.18 схема иллюстрирует возможность усиления электронных токов за счет вторичной эмиссии. [c.438]

Для того чтобы были ясны физические идеи, лежаш,ие в основе стандартных рекомендаций по повышению чувствительности фотоэлектрических измерений, нужно прежде всего разобраться в природе шума. При этом будем игнорировать некоторые достаточно часто встречаюш иес погрешности в технике эксперимента и выделим основные физические явления, приводящие к флуктуациям измеряемого фототока, которые и проявляются в виде шума при фотоэлектрических измерениях. [c.440]

Таким образом, несмотря на введение понятия среднего глаза, существующий метод оценки сохраняет еще некоторую связь с психофизиологическими понятиями, ибо для измерения привлекается зрительное ощущение. Замена среднего глаза эквивалентным физическим приемником, например, фотоэлементом с соответственно подобранной кривой чувствительности, позволила бы осуществить эти измерения вполне объективно по силе возникающего фототока. [c.52]

Идея метода поясняется схемой рис. 9.15, б. Два фотоумножителя Ру и регистрируют излучение в двух изображениях одной и той же звезды, разнесенных на расстояние О. Усиленные фототоки перемножаются и усредняются за большой промел<уток времени в устройстве С (коррелятор). Поскольку фототеки пропорциональны интенсивностям, измеряемая величина, обозначаемая Су , характеризует степень корреляции флуктуаций интенсивности в двух изображениях звезды (ср. 22). Более детальный анализ показывает, что С12 ел 1 + у 2, т. е. величина Оу , как и степень когерентности зависит от комбинации ОО/К и уменьшается с увеличением расстоя- [c.197]

Фотоэлемент, в отличие от глаза и фотопластинки, реагирует не на освещенность чувствительной поверхности, а на световой поток, ибо фототок, т. е. число электронов, освобождаемых в единицу времени действием света, пропорционален количеству световой энергии, поглощаемой за секунду всей освещенной поверхностью. Поэтому чувствительность фотоэлемента обычно выражают в микроамперах на люмен. Фотоэлемент может работать и как прибор, интегрирующий световое действие по времени, если измеряется количество выделившихся зарядов (электрометр с емкостью) если же измеряется сила возникающего тока (гальванометр), то интегрирование по времени не имеет места. [c.341]

Электрическая цепь состоит из батареи элементов и конденсатор С, положительно заряженная пластинка которого сделана в виде проволочной сетки. Свет проходит через ячейки проволочного электрода и падает на отрицательно заряженную пластинку. Фототок регистрируется гальванометром О. [c.634]

Сила фототока пропорциональна создаваемой освещенности тела ( разряжающее действие при прочих равных условиях пропорционально энергии активных лучей, падающих на разряжаемую поверхность ). [c.635]

Рис. 32.3. Схема для исследования зависимости фототока от напряжения и силы света.

То обстоятельство,, что даже при наиболее благоприятном расположении электродов характеристика фототока не обрывается сразу, а более или менее полого падает до нуля, указывает, что скорости вылетающих электронов различны самые медленные электроны задерживаются очень слабым тормозящим полем для задержания самых быстрых требуется встречная разность потенциалов, равная V. Изучив законы спадания характеристики, можно определить распределение электронов по скоростям. Причина такого разнообразия скоростей заключается в том, что свет может освобождать электроны не только с поверхности металла, но и из некоторой глубины эти последние электроны теряют часть сообщенной им скорости раньше, чем они выйдут на поверхность, вследствие случайных столкновений внутри металла. [c.637]

Корпускулярные свойства фотона не должны заставить нас забыть о том, что для огромного круга явлений, с которыми мы ознакомились ранее, волновые представления оказались в высшей степени плодотворными. Отметим только, что и в явлении фотоэффекта есть черты, говорящие в пользу классических волновых представлений о свете. Эти черты особенно отчетливо выступают при исследовании зависимости силы фототока от длины волны. [c.644]

Зависимость силы фототока от длины световой волны [c.644]

Для исследования зависимости силы фототока от длины волны необходимо определить силу тока насыщения, соответствующего определенной лучистой энергии монохроматического света. Результаты подобных измерений приведены на рис. 32.7, где по оси ординат отложена сала тока насыщения /, отнесенная к поглощенной лучистой энергии, а по оси абсцисс — длина волны X. Рис. 32.7 показывает, что красная граница соответствует Я, = 1ц и с уменьшением длины волны сила тока на единицу поглощенной энергии возрастает. Это значит, что свет с более короткой длиной волны более эффективен. Если принять во внимание, что чем короче длина волны падающего света, тем меньше квантов содержится в единице поглощенной энергии (ибо для коротких волн сами кванты, равные /IV = кс Х, больше), то из кривой рис. 32.7 ясно видно, как сильно растет способность фотонов выделять электроны по мере перехода к более крупным фотонам. [c.644]

Если угол падения достаточно велик, то в области селективного эффекта изменение направления вектора Е, т. е. ориентация электрического вектора, сказывается чрезвычайно отчетливо на величине фототока. Рнс. 32.11 изображает силу тока насыщения в зависимости от длины волны для двух ориентаций электрического вектора — перпендикулярной ( 1) и параллельной (Ер) плоскости падения. Приведенные кривые соответствуют углу падения в 60° и относятся к сплаву калия и натрия, максимум чувствительности которого приходится на длину волны Х - 390,0 нм. Ниже приводятся положения максимума для ряда чистых металлов [c.645]

Другой тип приборов базируется на регистрации изменений оптической плотности потока ОГ. Часть газа из выпускного трубопровода двигателя непрерывно вводится в кювету прибора длиной около 0,5 м и далее выбрасывается в атмосферу (рис, 10). Источник света освещает через столб ОГ фотоэлемент, фототок которого зависит от оптической плотности газа. Поток ОГ в измерительной кювете стабилизируется по давлению и температуре. Температура потока должна быть не выше 120 С, чтобы предотвратить потерю чувствительности фотоэлемента, и не ниже 70 С во избежание конденсации паров воды. По этому принципу работают дымомеры типа Хартридж (Англия), / Д.И-4 (ГДР), СЙДА-107 Атлас (СССР). Преимущество дымомера типа Хартридж — в высокой точности измерений, возможности непрерывно регистрировать дымность. Однако эти приборы сложны, потребляют много энергии, громоздки и тяжелы, поэтому нашли применение прежде всего при стендовых испытаниях дизелей. [c.24]

Становится поыя гным и отсутствие запаздывания возникновения фототока после начала освещения фотон, достигший фотокатода, практически мгновенно может освободить из него один электрон. Пропорциональность силы фототока мощности излу-ченлк в фотонной теории просто очевидна, так как, чем больше фотонов падает на поверхность тела, тем больше электронов они освобождают. [c.302]

I < Ei + 2)2 > учтем, что все высокочастотные колебания (частоты 2й11, 2со2, (ю1 + 2) усреднятся приемником света и переменная часть фототока сигнал биений) будет представлена модулированным сигналом с разностной частотой [c.395]

Как уже указывалось, одним из первых приложений квантовой теории было истолкование законов фотоэффекта. Это явление было открыто в конце XIX в. Первичные наблюдения Герца сводились к установлению действия мощного ультрафиолетового излучения на искровой разряд между двумя цинковыми электродами. При освещении электродов ультрафиолетовым светом разряды заметно учащги гись, В обстоятельном исследовании А. Г.Столетова изучалось прохождение тока через конденсатор из двух цинковых пластин при освещении одной из них светом ртутной лампы (рис. 8.12). Эффект наблюдался лишь при освещении отрицательно заряженной пластины, и было высказано предположение, что при этом высвобождаются отрицательные заряды. Сила тока (фототока) в цепи оказалась пропорциональ- [c.431]

Эти экспериментальные результаты никак нельзя объяснить, оставаясь в рамках классической физики. Действительно, предположив, что электрон вылетает из металла под действием све ТОБОЙ волны, нужно рассматривать ее как некоторую вынуждающую силу, амплитуда которой должна определять максима.льную скорость вылетевших электронов. Следовате.ньно, Кзщ должно быть пропорциональным световому потоку, а в эксперименте, как уже указывалось, установлено отсутствие такой зависимости. Непонятна также зависимость Уз д от частоты падающего света. Казалось бы, эффект должен иметь резонансный характер и наблюдаться лишь в том случае, когда частота собственных колебаний электрона в металле совпадает с частотой падающего света. Между тем эффект усиливается при v v p, а наблюдавшиеся в некоторых условиях максимумы зависимости силы фототока от частоты облучающего катод света появляются лишь н специальных условиях эксперимента и не должны влиять на установление основного механизма процесса. [c.433]

Соотношение (8.53) позволяет определить постоянную Планка из измерения наклона прямых, выражающих зависимость потенциала задержки от час готы падающего на фотокатод излучения. Весьма точное определение h таким методом было выполнено П. И. Лукирским и С. С. Прилежаевым в 1930 г. Для измерений использовали сферический конденсатор, внутренний шарик которого был изготовлен из никеля и освещгится светом ртутной лампы. Спектральные линии ртути, возбуждавшие фотоэффект, выделялись монохроматором с кварцевой призмой. В этих опытах наблюдался относительно крутой спад кривых, характеризующих зависимость силы фототока от приложенного [c.434]

Сила тока на выходе ФЭУ может быгь усилена обычными радиотехническими методами. После )roio фототок фиксируется тем или иным способом. Часто используют электронные потенциометры, проводящие непрерывную запись сигнала. В последние годы для этих целей широко применяют цифровые вольтметры и другие более сложные устройства, позволяющие так регистрировать сигнал, чтобы результаты измерений сразу могли быть обработаны электронно-вычислительной машиной. Существуют методы, позволяющие измерять с помощью Ф ЭУ очень малые световые потоки (метод счета фотонов и др.). [c.439]

Можно показать, что эти две причины флуктуаций фототока (дробовой эффект и тепловое движение электронов) являются основными Тогда для отношения среднего квадрата напряжения сигнала <исигн к среднему квадрату напряжения шумов получается простое выражение, определяющее чувствительность измерений [c.441]

В приведенном анализе природы флуктуационных шумов не была отмечена еще одна сторона флуктуаций, связанных с тепловым движением электронов, играющая существенную роль в ограничении чувствительности измерений. Дело в том, что существует не только тепловое движение электронов в проводниках, замыкающих цепь, но и в теле фотокатода. В результате такого движения элежтроны будут спонтанно вырываться из катода, создавая дополнительный шум. Другими словами, кроме фототока в анодной цепи будет циркулировать ток, обусловленный термоэлектронной эмиссией. Этот ток обычно называют [c.441]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

Действительно, опыт пока.зывает что в соответствии с этими рассуждениями зависимость силы фототока / от приложенной к электродам разности потенциалов V — так называемая характеристика фо--тотока — имеет вид, изображенный на рис. 32.4 (сплошная кривая). При электродах, форма и взаимное расположение которых не удовлетворяют поставленным выше требованиям, характеристика фототока более или менее сильно искажается (см. рис. 32.4, пунктирная кривая). Однако сохраняются ее существенные черты при некоторой не чрезмерно большой ускоряющей разности потенциалов ток доходит до постоянной величины (ток насыщения)-, при определенной тормозящей разности потенциалов ток падает до нуля. На стремление фототока к насыщению также указал А. Г. Столетов. [c.636]

Рис. 32.8. Зависимость силы фототока от длины волны в области селективного фотоэфч екта.

В зависимости от материала фотокатода и материала колбы фотоэлемента их можно применять в диапазоне 0,2—1,1 мкм. Их интегральная чувствительность лежит в пределах 20—100 мкА на 1 лм светового потока, а термоэмиссия — в пределах 10 — 10" А/см . Очень важным достоинством вакуумных фотоэлементов является их высокое постоянство и линейность связи светового потока с фототоком. Поэтому они длительное время преимущественно использовались в объективной фото.метрии, спектрометрии, спектрофотометрии и спектральном анализе в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Главным недостатком вакуумных фотоэлементов при световых измерениях следует считать малость электрических сигналов, вырабатываемых этими приемниками света. Последний недостаток полностью устраняется в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ), представляющих как бы развитие фотоэлементов. ФЭУ были впервые построены в 1934 г. [c.650]

Большим преимуществом всех приемников света, использующих внешний фотоэффект, является то обстоятельство, что их фототок не изменяется при изменении нагрузки. Это означает, что при малых значениях фототока можно применить практически сколь угодно большое сопротивление нагрузки и тем самым достичь значения падения напряжения на нем, достаточно удобного для регистрации и усиления. С другой стороны, заменяя сопротивление на емкость, можно, измеряя напряжение на этой емкости, получать величину, пропорциональную усредненной величине светового потока за заданный интервал времени. Последнее чрезвычайно важно в тех случаях, когда необходимо измерить световой поток от нестабильного источника света — ситуация, типичная для спектроаиалитиче-ских измерений. [c.651]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...