Fotoeffekt deb – yorug’lik ta’sirida elektronlarning metaldan chiqish
hodisasiga aytiladi.
1. Agarda yorug’lik ta’sirida elektronlar metalldan tashqariga chiqsa, tashqi
fotoeffekt.
2. Agarda elektronlar metaldan chiqmasdan erkin holatiga o’tsa ichki
fotoeffekt bo’ladi.
Fotoeffektni 1887 y Gers kuzatgan. Bu hodisa qonuniyatlarini rus olimi
Steletov o’rgangan. Katodni turli xil to`lqin uzunlikli nurlar bilan yoritib Steletov
qo’yidagi xulosaga keldi.
1) Eng effektiv fotoeffekt ultrabinafsha nurlar ta’sirida hosil bo’ladi.
57
2) Yorug’lik ta’sirida modda faqat manfiy elektronlarni yo’qotadi.
Yorug’lik ta’sirida hosil bo’ladigan tok kuchi yorug’lik intensivligiga
proporsionaldir. 1898 yilda Dj.Tomson chiqayotgan zarrachalar solishtirma
zaryadini o’lchab, bu zarrachalar elektron ekanini aniqladi. Ichki fotoeffektga
o’xshash yana ventil fotoeffekt ham mavjud.
Bu holda ikki yarim o’tkazgich tutashgan joyni yorug’lik bilan yoritganda
EYuK hosil bo’ladi. Bu hodisa yorug’likni to’g’ridan-to’g’ri elektr energiyasiga
aylantirishda qo’llaniladi.
Metallarda tashqi fotoeffekt uchta jarayondan iborat.
1. O’tkazuvchan
elektronning
fotonni
yutishi
natijasida
elektronning kinetik energiyasi oshadi.
2. Elektronning metall yuzi tomon harakati yuzaga keladi.
3. Elektronning metalldan chiqishi yuz beradi.
Bu jarayonlarni Eynshteyn o’rgangan va quyidagi tenglamani taklif qilgan.
2
2
mv
A
hv
(4.25)
Bu tenglama Eynshteyn tenglamasi deb yuritiladi.Bunda E = hv – foton
energiyasi, A – elektronning chiqish ishi.
2
2
mv
metalldan chiqqan elektronning
kinetik energiyasi.
Agar metalni monoxromatik nur bilan yoritsak va uning chastotasini
kamaytira borsak, biror chastotadan boshlab fotoeffekt kuzatilmaydi. Bunga
fotoeffektning qizil chegarasi deyiladi. Bu holda E
k
= 0, ya’ni hv
cheg
= A yoki
c
bo’lganidan, qizil chegara to’lqin uzunligi uchun
Ichki fotoeffekt yarim o’tkazgich va dielektriklarni yoritishda kuzatiladi.
Foton elektronni valent zonadan o’tkazuvchanlik zonasiga o’tkazadi va
fotoo’tkazuvchanlik yuzaga keladi. Fotoeffektning quyidagi qonunlari mavjud:
1. To’yinish fototoki kuchi yorug’lik oqimiga to’g’ri proporsional
I = kF
(4.26)
k – yoritiladigan sirt fotosezgirligi
люмен
мА
2. Tushayotgan yorug’lik chastotasi ortishi bilan fotoelektronlarning tezligi
orta boradi va u yorug’likning intensivligiga bog’liq emas.
3. Har bir metall uchun «fotoeffektning qizil» chegarasi mavjuddir, ya’ni
eng kichik chastota, undan past chastotalarda fotoeffekt kuzatilmaydi.
58
Fotoqarshiliklar (fotorezistorlar) juda yuqori integral sezgirlikka ega
asboblardir. Ularni yasash uchun P
в
S, CdS, P
в
Se va boshqa elementlardan
foydalaniladi.
Fotoqarshiliklar spektrning infraqizil sohalarida ham (3 - 4 mkm) o’lchash
olib borishga imkon beradi. Ularning o’lchami kichik, lekin kamchiligi – inersiyali
bo’lganligi uchun tez o’tuvchi jarayonlarda qo’llab bo’lmaydi.
Ventil fotoelementlar integral sezgirligi 2 - 30 mA/lm bo’lgan selenli,
kuproksidli oltingugurt– kumushli va h.k turlari mavjud.
Ayniqsa kremniyli fotoelementlar quyosh batareyalarida ishlatiladi, ularning
FIK ~ 10 % atrofida bo’lib, uni 22 % gacha oshirish mumkin. Ular turli
jarayonlarni nazorat qilishda, avtomatlashtirishda, harbiy texnikada, ovozli kinoda,
lokasiyada, aloqa tizimida, boshqaruv tizimida ishlatiladi.
Fotoeffekt hodisasi asosida ishlaydigan asboblar fotoelementlar deb ataladi.
Fotoelementlar anod va katoddan iborat bo’lib asosiy xarakteristikasi sezgirligi,
ya’ni tushgan yorug’lik oqimi ta’sirida paydo bo’ladigan fototok kuchining
)
( I
oqimga
)
( Ф
nisbatidir:
Ф
I
. Uning birligi esa
лм
мА
o’lchanadi.
Vakuum fotoelement sezgirligi ~ 100 mkA/lm atrofida bo’ladi.
Fotokuchaytirgichning sxematik tasviri
Fototokning kuchini oshirish uchun gaz bilan to’ldirilgan fotoele-mentlar
qo’llaniladi. Ularda mustaqil bo’lmagan razryad mavjud bo’lib, ya’ni metall yuzi
birlamchi elektronlar bilan bombardimon qilinadi va bunda ikkilamchi elektronlar
chiqadi. Fototok miqdorini oshirish uchun fotoelektron kuchaytirgichlardan (FEK)
foydalaniladi. Ularda ikkilamchi elektronlar emissiyasidan foydalaniladi.
Kuchaytirish koeffisiyenti ~ 10
7
, kuchlanish 1 - 1,5 kV, sezgirligi ~ 10 A/lm.
Ushbu asboblar kichik nurlanishlarni o’lchash uchun ishlatiladi. Masalan;
juda kichik biolyuminessensiyalarni qayd qilishda ishlatiladi.
Tibbiyotda rentgen nurlarining yoritilganligini oshirish uchun qo’llaniladi. Bu esa
nurlanish dozasini kamaytiradi.
Odam uchun elektron optik aylantirgichlar yordamida infroqizil nurlar
ko’rinadigan holatga o’tkazishda ishlatiladi.
Ko’z – o’ziga xos optik asbob bo’lib, u optikada alohida o’rin tutadi. Ko’z
o’ziga taaluqli bo’lmagan kasalliklar to’g’risida axborot manbaidir. Ko’z kosasi
uncha to’g’ri bo’lmagan shar shaklida. Katta odamlarda uning old – orqa o’lchami
o’rtacha 24,3 mm, vertikal o’lchovi 23,4 mm. va gorizantal o’lchovmi 23,6 mm.
muguz parda ko’zning eng kuchli sindiruvchi qismidir.
Moddasining sindirish ko’rsatkichi 1,38. Ko’z gavhari ikki tomonlama
qobariq linza diametri 8 – 10 mm, oldini egrilik radiusi 10 mm, orqasining egrilik
radiusi 6 mm, uning sindirish ko’rsatkichi 1,4 dan kattaroq. Shishasimon massa,
59
sindirish ko’rsatkichi suvnikiday, to`r parda bir necha qatlamdan iborat bo’lib,
qatlamlarning qalinligi va yorug’likka sezgirligi turlicha. Unda yorug’likni
sezuvchi ho’jayralar mavjud. Ularning cho’zinchoq uchlariga tayoqchalar,
kolbasimon uchlariga kolbachalar deyiladi.
Ko’zning asosiy vazifasi ko’zga tushgan yorug’lik energiyasini (fotoreseptor
to’qimalar yordamida) elektr energiyasiga aylantirib ko’rish nervlari yordamida
markaziy miyaga yetkazishdir. Fotoreseptor to’qimalar sezgirligi juda kuchli.
Odam ko’zi albatta eng mukammal sistemadir. Hayvonlarda esa turlicha. Masalan,
chuvalchanglarda ko’rish faqat yorug’ va qorong’ulikni farqlashdan iborat bo’lib,
ularda fokuslovchi qism yo’q. Malyuskalarda chuqurcha mavjud bo’lib, u
yorug’likning tushish yo’nalishini aniqlay oladi. Chayonlarda esa endi ancha
rivojlangan bo’lib, fokuslovchi linzasi ham bor. Tayoqchalar hayvonlarda
turlichadir. Masalan, chumolida 100 ta bo’lsa, ninachida 28 mingta, lekin ularda
ajrata olish qobiliyati kichik. Sochish burchagi 1-8
o
atrofida. Tayoqchalar ko’zning
hamma sirtida bir tekisda joylashgan bo’lib, asosan oq-qora reseptor rolini
o`ynaydi. Kolbachalari esa markazda to’plangan bo’lib, asosan rang uchun
javobgardir. Tayoqchalar sezgirligi kolbachalarnikidan katta. Masalan, tayoqchalar
10
-6
lk. da ko’rish imkonini beradi. Kolbachalar esa 10
-2
lk. da rangni ajrata oladi.
Yorug’likni sezish ham Veber-Fexner qonuniga bo’ysunadi. Ko’zga kesimi 4 mm
2
bo’lgan ko’rish nervi keladi, u esa million nerv tolalariga bo’linadi. Odam ko’zida
10 ta qatlam bo’lib, fotoreseptor to’qima eng oxirgisi hisoblanadi. Fotoreseptor
yorug’lik energiyasini elektr energiyasiga aylantiruvchi va kuchaytirish
koeffisiyenti 10
5
– 10
6
ga teng. U hatto 3-4 foton tushsa ham ishlaydigan
qurilmadir. Kishi ko’zning tur qatlamida 130 million tayoqcha va 7 million
kolbachalar joylashgan. Yorug’likning asosiy sinishi miguz pardaning tashqi
chegarasida yuz beradi. Uning optik kuchi 40 dioptr, gavharniki 20 dp, butun
ko’zning optik kuchi 60 dp. Ko’z turli uzoqlikdagi jismlarni bir xil ravshanlikda
ko’rishi kerak. Buning uchun ko’z gavhari egriligi o’zgaradi. Bunga «keskinlikka
to’g’rilanish» - akkomodasiya deyiladi, jism cheksizda bo’lsa, uning optik kuchi
nolgacha kamayadi. Jism yaqinlashsa gavhar radiusi kattalashadi va 60 dp bo’ladi.
25 – sm zo’riqishsiz eng yaxshi ko’rish masofasi hisoblanadi.
B = L
= B/L
Bu ko’zning ajrata olish qobiliyati taxminan 1
11
ga teng. Bu esa eng yaxshi
ko’rish masofasi uchun ikki nuqta orasidagi masofa 70 mkm ga teng bo’lishini
ko’rsatadi.
Bu holda to’r pardada 5 mkm tasvir hosil bo’ladi. Yaqindan ko’rishda
akkomodasiya yo’g’oladi va tasvir orqa fokus parda olidida bo’ladi. Uzoqdan
ko’rishda esa fokus pardadan orqada bo’ladi. Yaqindan ko’ruvchi ko’zni tuzatish
uchun sochuvchi (manfiy), uzoqni kuruvchi ko’zni tuzatish uchun yig’uvchi
(musbat) linzalar ishlatiladi.
Dostları ilə paylaş: |