ГЛАВА 35. КВАНТОВАЯ ОПТИКА. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

где d — расстояние от поверхности электрода, на которое может удалиться электрон в задерживающем однородном электрическом поле; −eEd — работа задерживающего электрического поля; e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл — абсолютная величина заряда электрона (работа поля отрицательна, поскольку сила направлена противоположно скорости электронов). Отсюда

Пример 35.5.Определите силу тока насыщения для вакуумного фотоэлемента с цезиевым катодом. Поток световой энергии, падающей на фотоэлемент P = 1·10⁻³ Вт. Задерживающее напряжение для этого излучения U = 0,07 В, красная граница фотоэффекта для цезия λ₀ = 650 нм. Считать, что каждый падающий на катод фотон вызывает появление фотоэлектрона.

Решение. Фотоэлементом называется устройство, в котором ток возникает только под действием света. Вакуумный фотоэлемент представляет собой вакуумную лампу с впаянными в нее электродами, к которым приложено некоторое напряжение (рис. 35.1). Естественно в обычных условиях ток в такой цепи не течет, поскольку в вакууме нет свободных носителей заряда. Если же отрицательно заряженный электрод (катод) осветить, то из-за фотоэффекта в промежутке между катодом и анодом появятся электроны. Благодаря существованию электрического поля в области между катодом и анодом электроны будут направляться к аноду и в цепи возникнет электрический ток. Однако часть фотоэлектронов будут попадать на стенки лампы и вклад в ток в цепи не давать. При увеличении напряжения на лампе все большая часть фотоэлектронов будет попадать на анод, и ток будет возрастать. Однако при некотором значении напряжения все фотоэлектроны попадут на анод. Тогда дальнейшее увеличение напряжения не приведет к увеличению тока — возникнет ток насыщения. Найдем величину этого тока.