Chimie

Animation de l'effet photoélectrique

Animation de l'effet photoélectrique


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Fig. 1

  • Les cellules solaires conventionnelles, qui sont chargées de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire, sont basées sur cet effet. Un électron est libéré par un rayonnement électromagnétique (lumière du soleil) et l'énergie lumineuse est convertie en énergie électrique par effet photovoltaïque.
  • L'effet photoélectrique fournit des informations importantes sur le caractère particulaire de la lumière (& # 8220 dualisme onde-particule & # 8221).
  • L'effet photoélectrique est à la base de certains appareils de mesure qui enregistrent des signaux lumineux faibles et les convertissent en signaux électriques qui peuvent ensuite être évalués.

Comme déjà mentionné dans l'introduction, l'effet photo décrit un processus dans lequel les électrons sont généralement éliminés d'une surface métallique par des photons incidents (par exemple, la lumière du soleil). Selon le modèle atomique de Bohr, les électrons peuvent être imaginés comme circulant sur un chemin (parfois aussi appelé coquille) autour du noyau atomique. Ces électrons restent sur l'orbite circulaire car l'attraction du noyau sur l'électron et la force centripète de l'électron sont en équilibre sur l'orbite circulaire (hypothèse du modèle de Bohr de l'atome).
Un photon entrant a une certaine énergie. Cette énergie peut être transmise par le photon lorsqu'il entre en collision avec un électron. L'énergie cinétique fournie peut permettre à l'électron d'être éjecté du & # 8220 chemin & # 8221 ou de la surface métallique & # 8221.


Le début du chemin vers la renommée mondiale

du lycée Albert Eynshteyn n'a pas pu trouver d'emploi et est même mort de faim après avoir obtenu son diplôme. Cependant, pendant ce temps, il a écrit et publié son premier ouvrage.

En 1902, les futurs grands scientifiques ont commencé à travailler au bureau des brevets. 3 ans plus tard, il publia l'article 3 dans la principale revue allemande "Annals of Physics", qui fut par la suite reconnue comme le signe avant-coureur de la révolution scientifique. Il y exposait les principes de la théorie de la relativité, la théorie quantique fondamentale à partir de laquelle l'effet photoélectrique a émergé plus tard, la théorie d'Einstein et ses idées sur la description statistique du mouvement brownien.


Effet électrique de lueur

Dans les connaissances de base, nous allons droit au but. Vous trouverez ici les résultats et les formules les plus importants pour votre cours de physique. Et pour que le plaisir ne soit pas négligé, il y a les quiz LEIFI populaires et des exercices variés avec des exemples de solutions détaillées. C'est ainsi que vous pouvez vérifier si vous avez tout compris.

Glow électrique ou effet EDISON

  • Les électrons peuvent s'échapper du métal à travers un filament chauffé
  • Plus la tension de chauffage est élevée, plus les électrons sortent du métal et plus vite

Illumina

L'effet rond est une propriété des semi-conducteurs et des substances de type semi-conducteur à émettre de la lumière lorsqu'une tension électrique continue est appliquée.
Cet effet a été découvert par Henry Joseph Round (1907) et plus tard par Oleg Vladimirovich Lossew (1921), c'est pourquoi ce phénomène est également appelé lumière de Lossew.

Avertir! Rayonnement laser ! Ne regardez pas dans le faisceau ! Risque de brûlures rétiniennes !

Source de tension continue d'environ 5-15 V, pinces crocodiles, pointe de sonde (aiguille), appareil de mesure de tension (multimètre), source de lumière UV à haute énergie (laser UV et lt5mW)

Matériaux:

exécution:

Un morceau de carbure de silicium est fixé au pôle positif de la source de tension continue avec une pince.
L'éprouvette en carbure de silicium est scannée avec la pointe de la sonde, une aiguille conventionnelle qui représente le pôle négatif
jusqu'à ce que vous trouviez un point qui commence à « briller » au contact de la pointe de la sonde.
Les modifications de la pression de contact de la pointe de la sonde peuvent être décisives pour le succès de l'expérience.

Différentes puretés/impuretés du carbure de silicium provoquent différentes couleurs d'émission.
La couleur d'émission la plus fréquemment observée dans les tests était orange/jaunâtre,
bien que, selon la pureté des cristaux, des tons de lueur verdâtre à bleuâtre aient été observés.

Le phénomène lumineux n'est pas une lueur causée par la chaleur, c'est-à-dire pas un effet thermique,
mais une émission photonique directe similaire à une LED.
Le carbure de silicium a des propriétés semi-conductrices et est principalement dû à Al2O3 contaminé,
ce qui provoque également la couleur verdâtre foncé à noire dans le cristal et représente une sorte de dopage.
Des transitions P / N peuvent survenir dans le réseau cristallin du SiC, qui sont causées par l'action d'un flux de courant
Les électrons sont brièvement placés dans un état énergétiquement plus élevé.
Lorsque ces "électrons excités" retombent au niveau d'énergie inférieur précédent, l'énergie désormais excédentaire est émise sous forme de photons (lumière). Lorsque la pointe de la sonde est placée à un endroit approprié, un effet lumineux est créé.
Les LED bleues ont été initialement fabriquées à partir de SiC, cependant, en raison de la faible efficacité du SiC
passé à d'autres matériaux tels que le nitrure d'indium et de gallium avec une efficacité plus élevée.


Détail de l'émission lumineuse


Différentes couleurs d'émission


Prise en compte d'une émission bleue (pour un meilleur contraste sous lumière ambiante rougeâtre)

Plus de considération:

Contre-expérience à l'effet photoélectrique :

Exécution:

Une mesure de tension dans la gamme mV sur le cristal de SiC est réalisée sur la structure hors tension.
Dans le cas d'un "éclairage normal", aucune variation significative de tension ne peut être détectée lors de la mesure sur le cristal SiC.

Dès que le point sur le cristal où une émission lumineuse (effet rond) s'est produite avant
avec une source lumineuse à haute énergie (laser UV

405 nm / <5 mW non focalisé) est irradié, une tension continue allant jusqu'à quelques 100 mV peut être mesurée.
La polarité de la tension mesurée est analogue à celle de la précédente tentative d'émission de lumière.
L'effet photoélectrique sur le SiC n'a pu être déterminé de manière significative dans cette expérience qu'avec de la lumière UV à ondes courtes (haute énergie).
D'autres tentatives avec

L'irradiation laser de 5 mW (rouge) n'a produit aucun effet mesurable significatif, même avec la focalisation du faisceau.


La tension pendant l'irradiation UV (laser) est de 22 mV


Irradiation au laser

5 mW) et une LED UV. L'irradiation avec une LED UV n'a donné qu'une faible tension d'environ 2 mV.

L'irradiation avec de la lumière à ondes courtes (haute énergie) libère des porteurs de charge aux jonctions P / N.
Les photons incidents génèrent des paires de porteurs de charge gratuits à partir d'électrons et de "trous".
Les électrons négatifs poussent maintenant vers les zones de charge positive et les "trous" positifs vers les zones de charge riches en électrons négatifs,
ce qui provoque une "photovoltage" mesurable.
La lumière incidente est convertie en une tension électrique mesurable.

Contribution de NI2 & raquo jeudi 28 juillet 2011, 18:52

Wow. intéressant. il y a encore quelques fautes de frappe, mais pas mal. Cependant, il serait préférable de donner un petit avant-propos sur le sujet, dans lequel les découvreurs peuvent être nommés immédiatement, afin de fournir des informations à l'avance sur ce qui se passe.

EDIT : belle photo. avec quoi fait, ou Macrofilter?

Contribution de bahmec & raquo jeudi 28 juillet 2011, 23:44

Merci, la chose avec les fautes de frappe / Rerchstichrebnug je vais travailler à nouveau .. oui, mes jours d'école étaient il y a longtemps ..
Bonne idée avec l'avant-propos, je vais probablement m'y replonger.
La photo est simplement prise avec la fonction macro, sans filtres etc.
Comme conseil, si vous ne pouvez pas aller assez loin avec la fonction macro, vous pouvez tenir un objectif directement devant l'objectif.

p.s. : - Je vous renvoie les fautes de frappe tout de suite :

Contribution de NI2 & raquo jeudi 28 juillet 2011, 23:48

bahmec a écrit: Merci, le truc avec les fautes de frappe/orthographe que je retravaille .. oui, mes jours d'école sont il y a longtemps ..
Bonne idée avec l'avant-propos, je vais probablement m'y replonger.
La photo est simplement prise avec la fonction macro, sans filtres etc.
Comme conseil, si vous ne pouvez pas aller assez loin avec la fonction macro, vous pouvez tenir un objectif directement devant l'objectif.


Vague - Particule HTML5

Du Particule d'onde Le dualisme joue un rôle central dans la physique moderne. Nous savons maintenant que la lumière a les propriétés des ondes et des particules. La théorie des ondes est le seul moyen d'expliquer les schémas d'interférence et la diffraction de la lumière, mais elle n'a pas réussi à prédire l'effet photoélectrique tel qu'il a été découvert au début du 20e siècle. A cette époque, Einstein et Planck ont ​​suggéré l'idée de Quantités de lumière, ou aussi photons, avant. On parle donc de Dualisme onde-particule, un concept qui a inauguré l'aube de la mécanique quantique.

Cliquez sur Vous sur & laquo vague & raquo et mouvement puis le pointeur de la souris sur le vecteur du champ électrique pour montrer la polarisation de la lumière.


L'effet photoélectrique en stéréo

Selon que l'électron se trouve à proximité de l'atome d'oxygène ou de carbone, l'impulsion laser le libère à des vitesses différentes. Cela peut maintenant être mesuré avec précision.

Dans l'effet photoélectrique, un photon libère un électron d'un matériau. Les chercheurs de l'ETH ont maintenant utilisé des impulsions laser attosecondes pour mesurer la synchronisation de cet effet dans les molécules. De leurs résultats, ils peuvent déduire l'emplacement exact de la photoionisation.

Lorsqu'un photon frappe un matériau, il peut, s'il a suffisamment d'énergie, en libérer un électron. Albert Einstein a trouvé l'explication théorique de ce phénomène, connu sous le nom d'effet photoélectrique, dans son « Année miracle » 1905 à Berne. Il a apporté une contribution décisive à la mécanique quantique qui venait d'émerger, pour laquelle il a reçu le prix Nobel de physique en 1921.

Une équipe de recherche internationale de femmes physiciennes dirigée par Ursula Keller de l'Institut d'électronique quantique de l'ETH Zurich a maintenant ajouté une nouvelle dimension à la recherche expérimentale sur cet effet important. À l'aide d'impulsions laser attosecondes, ils ont pu mesurer une infime différence de temps dans la libération de l'électron d'une molécule, en fonction de l'emplacement de l'électron dans la molécule.

Processus complexes dans les molécules

"Nous étudions depuis longtemps comment l'effet photoélectrique fonctionne dans le temps dans les atomes", explique la doctorante Jannie Vos, "mais jusqu'à présent, il n'y a eu que quelques études sur les molécules." Cela est principalement dû au fait que les molécules sont nettement plus complexes que les atomes individuels. Dans le cas d'un atome, l'électron le plus externe qui entoure le noyau atomique est pratiquement catapulté hors de son orbite par une particule légère. Dans une molécule, en revanche, deux ou plusieurs noyaux atomiques partagent le même électron. Son emplacement dépend de l'interaction des différents potentiels d'attraction. Le fonctionnement exact de l'effet photoélectrique dans de telles conditions n'a été étudié en détail que maintenant.

Temporisation Wigner en stéréo

Pour ce faire, Keller et ses collègues ont utilisé des molécules de monoxyde de carbone, qui se composent de deux atomes - un atome de carbone et un atome d'oxygène. Ces molécules ont été exposées à une impulsion laser ultraviolette extrême qui n'a duré que quelques attosecondes. (Une attoseconde est un milliardième de milliardième de seconde.) L'énergie des photons ultraviolets a libéré un électron des molécules, qui se sont ensuite désintégrées en leurs atomes individuels. L'un d'eux était alors chargé positivement sous forme d'ion. Les chercheurs utilisent ensuite un instrument spécial pour mesurer les directions dans lesquelles les électrons et les ions se sont envolés. À l'aide d'une seconde impulsion laser, qui agissait comme une sorte de bâton de mesure, ils ont également pu déterminer le moment exact auquel l'électron a émergé de la molécule.

« De cette façon, nous avons réussi pour la première fois à déterminer ce que l'on appelle la temporisation stéréo de Wigner », explique Laura Cattaneo, qui travaille comme post-doctorante dans le groupe de Keller. Le délai de Stereo-Wigner indique combien tôt ou tard un électron quitte la molécule s'il est proche de l'atome d'oxygène ou de l'atome de carbone au moment de la photoionisation. Les impulsions laser extrêmement courtes permettent de mesurer cet instant à quelques attosecondes près. De là, à son tour, l'emplacement de l'ionisation dans la molécule peut être déterminé jusqu'à un dixième de nanomètre. Les résultats expérimentaux concordent bien avec les prédictions théoriques qui décrivent où un électron est le plus susceptible de se trouver au moment de la photoionisation.

De nouvelles connaissances avec des molécules plus grosses

Ensuite, les chercheurs de l'ETH veulent examiner de plus près les molécules plus grosses, la première étape étant l'oxyde nitreux, N2O. L'atome supplémentaire dans cette molécule rend la description théorique beaucoup plus difficile, mais en même temps, les physiciens espèrent que de telles investigations fourniront également de nouvelles informations sur la migration de charge au sein des molécules, qui joue un rôle important dans les processus chimiques.

En principe, il devrait même être possible non seulement d'examiner ces processus à l'aide d'impulsions laser attosecondes, mais aussi de les contrôler de manière ciblée et ainsi contrôler en détail les réactions chimiques. Une telle chimie atto est actuellement encore loin, comme le souligne Jannie Vos : « En théorie, tout est très excitant, mais nous en sommes encore loin. »

Outre les chercheurs de l'ETH Zurich, des scientifiques de l'Institut Max Born de Berlin, de l'Institut Max Planck pour la physique des systèmes complexes de Dresde et de l'Université nationale australienne de Canberra ont participé à ces travaux. Le projet a été financé, entre autres, par une ERC Advanced Grant à Ursula Keller.


L'effet photoélectrique interne

Les expériences et investigations menées par Albert Einstein sur l'effet photoélectrique (ci-après également effet photoélectrique ou effet photo en abrégé) ont conduit à l'introduction du terme photon ou quantum de lumière en physique. La nature quantique de la lumière sur laquelle reposent les modèles d'Einstein a établi des avancées décisives dans le développement de la physique du solide et a clarifié l'interaction entre la lumière et la matière.

La prise en compte de l'effet photoélectrique nécessite une différenciation entre l'effet photoélectrique externe et l'effet photoélectrique interne.

Le document de séminaire suivant vise à décrire l'effet photo intérieur d'une manière compréhensible. L'accent est mis sur les processus physiques qui ont lieu dans les phénomènes photoélectriques. Ces processus sont expliqués et mis en relation directe avec la technologie des semi-conducteurs.

Une condition préalable à la compréhension de l'effet photo est le caractère particulaire sous-jacent de la lumière. Afin de comprendre les conditions dans lesquelles les solides interagissent avec la lumière, le « dualisme onde-particule » de la lumière est décrit dans la première partie de la thèse. Une expérience sur l'effet photoélectrique externe est présentée et les lois résultantes sont expliquées.

La deuxième partie traite spécifiquement de l'effet photo intérieur. Tout d'abord, les modèles de base pour le comportement électrique des solides sont expliqués. Sur cette base, la conductivité des semi-conducteurs en particulier est expliquée.

Enfin, dans la troisième partie de la thèse, le photovoltaïque est expliqué en tant qu'expression de l'effet photo interne et les processus impliqués sont illustrés à l'aide de l'exemple de la cellule solaire. En raison de la complexité du sujet, le travail se concentre sur la description et la présentation des fondements théoriques de l'effet photoélectrique et moins sur les nombreuses applications possibles de ces connaissances dans la pratique.


Dispositif pour l'effet photoélectrique (détermination de la constante de Planck)

Avec cet appareil, vous pouvez étudier l'effet photoélectrique, l'appareil sert d'expérience de base pour la compréhension de la mécanique quantique. Il se compose essentiellement de deux éléments : une cellule photoélectrique et une unité de contrôle, dans laquelle sont intégrés un voltmètre et un nanoampèremètre. Trois LED avec des longueurs d'onde connues, qui sont utilisées comme sources lumineuses monochromatiques, sont incluses dans la livraison. Leur intensité lumineuse peut varier de 0 à 100 %.

Vous pouvez l'utiliser pour étudier la relation entre l'énergie des électrons émis et la longueur d'onde du rayonnement incident et pour déterminer la valeur de la constante de Planck en utilisant la théorie d'Einstein de l'effet photoélectrique.


Table des matières

La libération de porteurs de charge d'une surface métallique nue dans les électrolytes par la lumière a été observée pour la première fois en 1839 par Alexandre Edmond Becquerel dans ce qu'on appelle l'effet Becquerel.

En 1886, Heinrich Hertz a pu démontrer l'influence du rayonnement ultraviolet (UV) sur les surfaces métalliques dans un éclateur. [2] Il a observé que la lumière ultraviolette émise par une "étincelle primaire" A augmente la longueur d'une deuxième étincelle B. La longueur de B dépendait réciproquement de la distance entre les étincelles, divers absorbeurs d'ultraviolets (y compris ceux qui sont transparents dans le domaine spectral visible) ont réduit la taille de l'étincelle. Hertz n'a pas pu prouver l'influence de la lumière visible sur la longueur de l'étincelle. L'explication de ces observations est que la lumière ultraviolette fait sortir des électrons des électrodes de l'éclateur, ce qui conduit alors à un flashover même à une intensité de champ électrique plus faible, car la fonction de travail ne doit pas être utilisée en premier.

Wilhelm Hallwachs, alors assistant de Gustav Wiedemann à Leipzig, mena d'autres investigations systématiques (d'où le nom Effet cire Hall). Il a montré z. B. avec un "électroscope à feuille d'or" (voir figure à droite) qu'une plaque de métal pourrait être chargée électriquement en l'irradiant avec une lampe à arc. [3] [4]

Philipp Lenard a été le premier à étudier l'effet photoélectrique dans un vide poussé. [5] En 1899, il a pu déterminer leur charge spécifique en déviant les porteurs de charge dans le champ magnétique et ainsi les identifier comme des électrons. Il a découvert les dépendances sur la fréquence et l'irradiance décrites ci-dessus. Albert Einstein livré en 1905 au § 8 de son ouvrage A propos d'un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière, pour lequel il a reçu le prix Nobel de physique en 1921, l'explication de l'effet. [6] Robert Andrews Millikan a pu confirmer de 1912 à 1915 à l'aide de la méthode des champs opposés (voir ci-dessous) que le facteur de proportionnalité de l'équation d'Einstein est en accord avec le quantum d'action déjà connu de Planck. [7]

Modification de la méthode du champ opposé

La méthode du champ opposé est utile pour les expériences de démonstration sur l'effet photoélectrique externe ou pour déterminer le travail de sortie du matériau utilisé comme cathode.

Une plage de longueurs d'onde étroite est filtrée de la lumière d'une lampe à vapeur de mercure à travers un filtre interférentiel ou un monochromateur et regroupée (éventuellement à travers une lentille) sur la cathode (rouge sur l'image) d'une cellule photoélectrique à vide. Un vide est nécessaire pour que le libre parcours moyen des électrons qui ont émergé soit suffisant pour atteindre l'anode. Une tension U 0 < displaystyle U_ <0>> peut être appliquée entre les deux électrodes. [7] [8]

Détermination de H et le travail modifier

L'image de droite a été obtenue avec une photocathode au zinc. Les points rouges sont les valeurs d'énergie obtenues avec la méthode des champs opposés à quatre fréquences lumineuses discrètes différentes. Les points ont été interpolés ou extrapolés à la ligne droite saisie. La pente dans le diagramme résulte du triangle de pente

Problèmes d'interprétation dans le contexte de la présentation des vagues

Dans les expériences qui viennent d'être décrites, les observations suivantes peuvent être faites :

  • L'énergie cinétique des électrons sortant de la photocathode ne dépend pas de l'éclairement énergétique, mais de la couleur spectrale de la lumière, c'est-à-dire de sa longueur d'onde λ < displaystyle lambda> ou. Fréquence f < displaystyle f>.
  • L'énergie cinétique de ces photoélectrons augmente linéairement avec la fréquence de la lumière, en commençant à une fréquence minimale.
  • La longueur d'onde maximale ou la fréquence minimale à laquelle les électrons viennent d'émerger dépend du matériau de la surface de la cathode, voir fonction de sortie.
  • La libération des électrons commence pratiquement immédiatement lorsque la lumière tombe et se termine tout aussi rapidement après la fin de l'irradiation.
  • Le photocourant des électrons est proportionnel au flux de rayonnement si tous les électrons émis sont captés par une anode suffisamment positive.

A l'exception de la dernière observation, toutes les relations trouvées contredisent la notion classique de la lumière en tant que phénomène ondulatoire. Selon cela, l'énergie d'une onde dépend uniquement de son amplitude, mais pas de sa fréquence. En conséquence, l'énergie cinétique des électrons devrait également diminuer avec une irradiance décroissante. L'effet devrait alors se produire avec retard, car le transfert de l'énergie nécessaire à la libération des électrons est alors plus long. Au lieu d'une fréquence minimale, on s'attendrait, selon le concept classique, à ce qu'avec une fréquence décroissante, seul le temps jusqu'à ce qu'un électron ait collecté suffisamment d'énergie lumineuse augmente.

Interprétation et signification du phénomène modifier

Des physiciens comme Isaac Newton avaient déjà supposé que la lumière était constituée de particules, appelées corpuscules. À la fin du XIXe siècle au plus tard, cependant, l'idée de particules lumineuses était considérée comme obsolète car, d'une part, l'électrodynamique de Maxwell considérait la lumière comme une onde électromagnétique et, conformément à cela, des expériences d'interférence ont démontré sans équivoque le caractère ondulatoire de la lumière.

La contradiction apparente ainsi trouvée, à savoir que la lumière montre un comportement ondulatoire dans certaines expériences mais un comportement particulaire dans d'autres (dualisme onde-particule), n'a été résolue que par la mécanique quantique. L'effet photoélectrique a été l'une des expériences clés dans l'établissement de la physique quantique. Einstein a reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour avoir expliqué l'effet.

Avec le développement de la théorie quantique de la lumière dans les années 1960, il a été possible d'expliquer l'effet photo de manière semi-classique : une onde électromagnétique classique interagit avec le détecteur quantifié. L'effet photo n'est donc pas une preuve évidente de la nature quantique de la lumière.

Modifier les applications

Divers dispositifs physiques, tels que les photocellules et les photocathodes des photomultiplicateurs et des tubes convertisseurs d'images, ainsi qu'une importante méthode de mesure physique de surface, la spectroscopie photoélectronique, utilisent l'effet photoélectrique. Des méthodes de mesure photoélectriques sont utilisées pour cela.

Modification de la ligne de photos

Par photoconductivité, on entend l'augmentation de la conductivité électrique des matériaux semi-conducteurs due à la formation de paires électron-trou non liées lors de l'irradiation. Les électrons sont soulevés de la bande de valence dans la bande de conduction énergétiquement plus élevée au moyen de l'énergie des photons, pour laquelle l'énergie du photon individuel doit au moins correspondre à la bande interdite du semi-conducteur irradié. La taille de la bande interdite dépendant du matériau, la longueur d'onde maximale de la lumière jusqu'à laquelle se produit la photoconductivité diffère selon le semi-conducteur (arséniure de gallium : 0,85 µm, germanium : 1,8 µm, silicium : 1,1 µm).

Les spectres de la photoconductivité montrent la dépendance de la conductivité électrique sur l'énergie (ou la longueur d'onde) de la lumière incidente. La conductivité augmente considérablement à partir de l'énergie de la bande interdite, de sorte que la bande interdite (directe) peut être déterminée de cette manière. L'analyse détaillée de ces spectres de photoconductivité, en combinaison avec les résultats d'autres investigations, est une base importante pour comprendre la structure de bande du matériau utilisé (voir aussi le modèle de bande).

Si les examens sont effectués dans un champ magnétique, d'autres détails peuvent être déterminés, qui seraient sinon indissociablement superposés en termes d'effets, mais qui sont séparés par le champ magnétique. Des exemples sont l'effet Kerr magnéto-optique et l'effet Hall, avec lesquels la mobilité des électrons peut être déterminée.

Les monochromateurs sont utilisés pour mesurer la dépendance à la longueur d'onde de la photoconductivité. Les mesures sont généralement effectuées sous vide, par ex. B. pour éviter les bandes d'eau (voir spectroscopie infrarouge) dans le proche infrarouge, ou à basse température jusqu'à z. B. séparer les effets du champ magnétique du bruit.

La photoconductivité est dans les photorésistances, les phototransistors, les photodiodes et les capteurs CCD (voir aussi diode pin et photodiode à avalanche), qui sont utilisés dans la fabrication d'un grand nombre de capteurs de lumière.

Dans les photorésistances et autres semi-conducteurs, les porteurs de charge générés par la lumière peuvent persister très longtemps (de quelques heures à plusieurs jours) même après s'être assombris. effet photo persistant).

Les phototransistors contiennent des jonctions PN photosensibles. Ils amplifient le courant se produisant dans leur base.

Pour les mesures dans le domaine spectral visible et infrarouge, les photodiodes fonctionnent généralement comme des photoconducteurs dans un quasi-court-circuit ou dans le domaine de blocage - elles délivrent alors un courant proportionnel au flux de rayonnement incident sur plusieurs ordres de grandeur.

Une photoconduction persistante est observée dans des monocristaux de titanate de strontium à température ambiante. Après exposition, la concentration en électrons libres augmente de deux ordres de grandeur et reste élevée pendant des jours. [12]

Modifier l'effet photovoltaïque

L'effet photovoltaïque est également basé sur l'effet photoélectrique interne. Les paires de porteurs de charge qui apparaissent dans la zone de charge d'espace, c'est-à-dire à la jonction p-n d'une photodiode, sont séparées en couches p et n. Les électrons entrent dans la couche n et les trous dans la couche p et un courant est créé contre le sens de passage de la jonction. Ce courant est appelé photocourant.

Les photodiodes à grande surface (cellules solaires) sont utilisées pour convertir l'énergie rayonnante du soleil en énergie électrique.

Si les atomes ou molécules d'un gaz sont privés d'un ou plusieurs de leurs électrons par rayonnement à ondes courtes, on parle de Photoionisation ou atomique ou effet photo moléculaire. Pour ce faire, des photons avec des énergies nettement plus élevées sont nécessaires que pour desserrer la liaison dans un solide. Ceux-ci sont contenus dans les rayons ultraviolets, rayons X ou gamma.

Le photon est absorbé et donne son tout L'énergie à un électron, c'est ce qu'on appelle communément en physique nucléaire Effet photo désigné. C'est z. B. exploité dans les détecteurs de rayonnement. De plus, l'effet Compton contribue également à la photoionisation, dans laquelle l'électron ne prend qu'une partie de l'énergie, tandis que le reste de l'énergie est à nouveau émis sous forme de photon de plus grande longueur d'onde.

Il est donc approximativement proportionnel à la puissance cinquième du nombre ordinal. Cela signifie que les matériaux à numéro atomique élevé absorbent particulièrement bien les rayons X et les rayons gamma. Le plomb (Z = 82 < displaystyle Z = 82>) est donc mieux adapté pour le blindage des rayons X que, par exemple, l'aluminium (Z = 13 < displaystyle Z = 13>).

Avec l'augmentation de l'énergie des photons, la section efficace diminue, comme le montre la puissance négative dans la formule, mais cela ne s'applique que tant qu'un nombre constant d'électrons dans l'atome est disponible pour l'ionisation. Dès que l'énergie photonique atteint l'énergie de liaison de la prochaine couche d'électrons plus fermement liée, la section efficace passe à une valeur proportionnellement plus élevée, à partir de laquelle elle diminue ensuite progressivement à mesure que l'énergie augmente. Cela conduit à des structures caractéristiques dans le spectre d'absorption, le Bords d'absorption. Les énergies de liaison des électrons vont de quelques eV à environ 100 keV dans les éléments à numéro atomique élevé.

La photoionisation de l'air au moyen d'un rayonnement ultraviolet par des ioniseurs est utilisée pour augmenter sa conductivité et ainsi dissiper les charges électrostatiques.

La mesure de la conductivité de l'air a permis de prouver pour la première fois l'origine cosmique d'une partie de la radioactivité naturelle en la mesurant lors d'ascensions de ballons : le rayonnement cosmique produit des gerbes de particules ionisantes et en partie des produits de spallation radioactifs.

Il existe également un effet photo nucléaire, dans lequel un quantum gamma de très haute énergie est absorbé dans le noyau atomique et, avec une réaction nucléaire, libère un neutron, un proton ou une particule alpha. Ceci est également connu sous le nom de réaction (γ, n), (γ, p) ou (γ, α).


Vidéo: Lélectroscope et le photon: effet photoélectrique (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Brogan

    J'ai oublié de te le rappeler.

  2. Cy

    Tu as vraiment remarqué ça

  3. Corrado

    Je suis absolument d'accord avec vous. Il y a quelque chose à ce sujet, et c'est une excellente idée. Je suis prêt à vous soutenir.

  4. Jaskirit

    l'éxéption))))

  5. Hoc

    Cela va sans dire.

  6. Catterik

    Je suis sûr que c'est le mensonge.



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