第一節 一個奇怪的效應(2 / 2)

6.改變照射光的頻率,譬如說,先後采用紅光、藍光、紫外線等照射極板,則照射光頻率增大,光電子的最大初動能也隨之而成正比地增大。

7.采用不同的金屬製作極板,重複上述實驗,則可以發現:無論采用什麼金屬板,都能發生光電效應。但是,對於每一種金屬來說,照射光都有一個最低頻率界限——極限頻率。如果照射光頻率低於此極限頻率,那末,不管它的強度多麼大,照射時間有多長,都不能發生光電效應;反之,隻要照射光頻率超過此極限頻率,就能夠發生光電效應。

金屬不同,其極限頻率也不同。

光電效應有兩種類型:

1.光照射到金屬表麵上激發出光電子來,這種效應稱為外光電效應。

2.光照射到半導體或絕緣體的表麵上,其中的電子克服束縛力,從原子的內層跳到外層,甚至成為自由電子,因而使半導體或絕緣體的導電性增大,這種效應稱為內光電效應。

外光電效應的一個實例是光電管。它是一種利用堿金屬外光電效應而製成的真空二極管。陰極的內壁塗有堿金屬鉀、鈉、豔或其氧化物,它同陽極起被封閉在管子裏,管內往往充以惰性氣體氖、氬、氪等。其陽極接電源的正極,陰極接電源的負極,電源電壓約為80~100伏特。當光照射到陰極的內表麵堿金屬層上的時候,就會發生光電效應,所激發出來的光電子在電場的作用下作加速運動,同時,由於惰性氣體原子受到光電子的撞擊而發生氣體電離現象,因而將有更多的電子跑到陽極去,這樣就形成了較強的光電流。照射光越強,產生的光電子數目越多,因而通過電流表的電流強度也就越大。光電管是一種實用性很強的電子器件,在自動控製、有聲電影、電視攝象、無線電傳真及其它光電轉換設備上都不可缺少。

光電管在電影影片的錄音和放音過程中的應用。影片錄音時,聲音通過受話器而使金屬薄片在磁場中振動,從而產生相應的音頻電流,將此電信號放大而輸送給錄音機磁場中的金屬薄片,這樣一來,後者將隨著聲音電流的變化而發生振動,因此,從光源發出、穿過磁鐵上小孔而射到膠片上去的光束,將隨著受話器聲音的不同而變化,於是,就使電影膠片上記錄下來代表聲音的痕跡的寬度也跟著變化。影片放音時,光源、膠片上代表聲音的痕跡、光電管三者位置處於同一條直線上,因而光源發出的光透過影片邊緣上的聲音痕跡後即射入光電管中。由於代表聲音痕跡的寬度是按聲音的規律而變化的,致使進入光電管的光線強弱程度也相應地發生變化,光電流就跟著發生變化,經擴大器放大後送入揚聲器,這樣,就將變化的電流又還原成為和原來完全相同的聲音了,並伴隨著影片放映而重放出來。

內光電效應的一個實例是光敏元件。它起初也被稱為光電管——內光電效應光電管,或者稱為光敏電阻。第一隻光敏電阻是1876年製成的硒光敏電阻,是由兩條導線繞在一塊雲母片上製成的,稍後則製成了瓷心的線繞光敏電阻。由於它象電阻,故稱之為光敏電阻。後來幾經改進,出現了電容式、刻線式、梳子式光敏電阻。1917年以後相繼製成了硒碲、硫化鉍、硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛等各種各樣光敏電阻,才逐漸邁進半導體內光電效應元器件行列。近二十年來,多種型號多種規格的鍺光敏二極管、矽光敏二極管和三極管不斷湧現出來,這些半導體器件在輻射線下將因導電性增大而產生電效應,它們廣泛地用於近紅外探測器和光電轉換自動控製設備上,在工業、軍事和科研各領域中具有重要的地位和作用。

另一種內光電效應元件叫矽光電池,這名字,可能不少人都不熟悉,但它們的活動和表現,人們是聽說過或見到過的。薄薄的袖珍計算器不用電池;太空實驗室的用不盡的能源和野外勘察站和邊防哨卡的小小發電裝置,它們都是靠矽光電池將太陽能轉換成電能的。

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