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詳解光電效應和光電效應的應用

2021/3/4 15:19:34
光電效應是物理學上一個著名的發現,在高于某特定頻率的電磁波照射下,某些物質內部的電子吸收能量后逸出而形成電流,即光生電。這個現象是由德國物理學家赫茲于1887年發現,由愛因斯坦正式提出。光電效應使得我們對于光子的量子性質有了更深刻了解,對于波粒二象性概念的提出有重大影響。今天就由賢集網的小編給大家詳細介紹下光電效應的應用。




光電效應


簡單來說就是光照射在金屬上,引起金屬的電性質發生變化,這就叫光電效應。光電效應分為光電子發射,因為發生在物體表面稱為外光電效應,光電導效應和阻擋層光電效應,這兩種現象發生在物體內部,稱為內光電效應。




光電效應的應用


在航天、醫學、科研,以及工業控制、家用電器、航海事業等各個領域都得到了廣泛的應用。比如光電傳感器、光控制電器、光電倍增管等等,下面我就具體舉例說說看。


光電傳感器




下面這個圖就是一個簡單的光電傳感器,如你所看到的,一個大的玻璃球罩在外面,里面有一些金屬涂料,這是作為光電管的陰極使用的;而在玻璃管內部還有半圓金屬球或者環狀金屬絲,這是作為光電管的陽極使用的。人們曾經利用這個裝置做過一個實驗:當陽光照在光電管的陰極時候,會有電流溢出,光照多久,電流持續多久;而當陽光沒有照在光電管的陰極時候,是沒有電流溢出的。這就說明當光照射時,有電子從光電陰極逸出。在加速電場作用下,電子飛向陽極,從而在回路中形成光電流。


光控制電器當光照在光電管上時,光電管電路中產生電光流,經過放大器放大,使電磁鐵M磁化,而把。當光電管上沒有光照時,光電管電路中沒有電流,電磁鐵M就不吸銜鐵,開關仍處于斷開狀態,從而實現自動控制。利用光電效應還可測量一些轉動物體的轉速。


應用比較廣泛了,自動計數、自動報警、自動跟蹤等等都是的。原理是當光照在光電管上,產生巨大的電光流,經過放大器的放大,電磁鐵M磁化了,此時把銜鐵N吸住,接通了開關。而沒有光照時候,光電管中就沒有電流了,電磁鐵不嗯那個磁化,開關處于斷開狀況。很簡單的裝置對吧?還可以測量一些物體的轉速呢,或者我們實驗室常見的激光琴也是這個原理制作的。


光電倍增管


原理是將微弱光信號轉換成電信號。當光照射到陰極時,光陰極向真空中激發出光電子。光電子按聚焦極電場進入倍增系統,并通過進一步的二次發射倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。


這個器件廣泛應用在探測紫外、可見和近紅外區中,具有極高的靈敏度和極低的噪聲,并且響應快速、成本低、陰極面積大。




光電效應的應用當然遠遠不止于此,我們需要做的就是掌握其中的奧妙和原理,下次自己可以動手做些小實驗。關于物理上的實驗原理都是前輩科學家專心研究花費無數精力和心血得出的結果,所以我們在學習的時候不要僅僅是拿來就用,要多問幾個為什么?了解清楚前因后果,才能更加有效的學會物理,為以后的工作打下基礎。


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