Ёруғлик нурининг модда билан ўзаро таъсири ва бу таъсир натижасида ёруғлик энергиясининг модда атомлари электронларига узати-лиш ҳодисаси фотоэлектр эффект ёки қисқа қилиб фотоэффект дейи-лади

KIRISH

Xozirgi kunda sanoat va kishlok xujaligini kuplab jabxalarida yangi texnologiyalardan bulmish – kuyosh elementlaridan kuplab foydalanilmokda. Kuyosh elemntlarini foydalanishi asosida fizikaviy fotoeffekt xodisasi kullaniladi.

YOrug‘lik nurining modda bilan o‘zaro ta’siri va bu ta’sir natijasida yorug‘lik energiyasining modda atomlari elektronlariga uzatilish hodisasi fotoelektr effekt yoki qisqa qilib fotoeffekt deyi-ladi. Fotoeffekt hodisasi G. Gers t omonidan kashf etilgan. 1-rasmda Stoletov o‘gkazgan tajribaning sxemasi ko‘rsatilgan. Bir qoplamasi (A) metall sim to‘r, ikkinchisi esa ruxdan yasalgan (Q) plastinkadan iborat S kondensator § elektr manbaiga ulangan. O‘ng tomondan kelgan yorug‘lik nuri .4 sim to‘rdan o‘tib, kondensa-torning ikkinchi Q plansginkasiga tushadi. Musbat qutbga ulangan sim to‘r anod vazifasini o‘tasa, manfiy qutbga ulangan plastinka katod vazifasini o‘taydi.Rux planstinkaga yorug‘lik tushishi natijasida

z
1-расм

anjirda tok hosil bo‘ladi. Agar qutblarni almashgirib, sim to‘rga manfiy po tensial bersak, tok kamayadi va shu yo‘nalishda potensiallar farqi oshi-rilganda tok o‘tishi to‘xtaydi. Bu natija dastlabki yorug‘lik nuri tu-shishi sababli zanjirda tok hosil bo‘lishi rux plastinkadan manfiy, zaryadga ega bo‘lgan zarralar, ya’ni elektronlar chiqishi oqibati zkan, degan xulosaga olib keladi. CHiqa-yotgan elektronlarni fotoelektron-lar, fotoeffekt natijasida zan-jirda vujudga kelgan tokni foto-tok deyiladi.

Endi rux plastinkani manfiy qutbga, to‘rni musbat qutbga ulab, plastinkalar orasidagi potensiallar farqini oshira boraylik. Bunda yorug‘lik ta’sirida vujudga kelgan fototok ham ortib boradi. Ammo potensiallar farqi ma’lum qiymatga etganda tok oshmaydi. Bu tok to‘yinish fototoki deyiladi. Ag‘ar rux plastin-kaga tushayotgan yorug‘lik oqimini kuchaytirsak, fototok yana osha boshlaydi.

SHunday kilib, fotozffektning birinchi tajribaviy qonuniga kelinadi: yorug‘lik nuri tushaetgan plastinkaning yoritilganlik da-rajasi qancha katta bo‘lsa, fototok kuchi shuncha katta bo‘ladi. Foto-tokning qiymati chiqayotgan elektronlar soni bilan belgilanishini e’tiborga olsak, bu qonunni quyidagicha ta’riflash mumkin: vak/g birligi ichida chiqayotgan elektronlar soni tushayotgan yorug‘lik inten-sivligiga to‘g‘ri proporsionaldir.

Plastinkalarni teskari ishorali qutblarga ulaganda, ma’lum potensiallar farqiga etgach, fotstok to‘xtashi yuqorida aytib o‘til-gan edi. Tajribaning ko‘rsatishicha, fototok to‘xtashi uchun lozim bo‘lgan «berkituvchi» potensiallar farqi turli to‘lqin uzunligida-gi yorug‘lik nurlari uchun turlicha bo‘lar ekan. Boshqacha aytganda, berkshuvchi poteitsiallar farqining qiymati to‘lqin uzunligiga tes-kari^ proporsional yoki to‘lqin chastotasiga to‘g‘ri proporsional ekan. Berkituvchi potensiallar farqi fotozlektronlar tezligi, demak, energiyasiga proporsional. O‘z navbachida, fotoelektronlarning maksi-mal tezligi tushayotgan yorug‘likning to‘lqin chastotasi ortishi bilan ortib boradi. SHuni alohida ta’kidlash kerakki, elektronlarning tezligi yoruglik intensiEligiga bog‘liq emas.

Tajribalar ko‘rsatadiki, har bir metall jism uchun fotoeffekt-ni vujudga keltiruvchi xususiy- chegaraviy yorug‘lik chastotasi mavjud bo‘lib, u fotozffektning «qizil» chegarasi deb ataladi va shu chasto-tadan katta chastotali yorug‘lik tushgandagina mazkur metallda fotoef-fekt ro‘y beradi. Tajribalardan olingan bu natijalarni, ayniqsa ke-yingi ikki xulosani, yorug‘likni to‘lqin sifatida qaraladigan bo‘lsa, asoslash mutlakr mumkin emas. Haqiqatan ham, yorug‘xik oqimi yoki uning iitensivligi to‘lqin energiyasiga bog‘liq edi. SHunga mos ravishda, erug‘lik ta’sirida chiquvchi elektronlar energiyasi erug‘lik-ning intensivligiga proporsional bo‘lishi lozim edi. Tajriba na-tijasi bunday xulosaga zid. Bu ziddiyat A. Eynshteyn tomonidan echildi.

Jismlarning issiqlikdan nurlanish hodisasini tushuntirish uchun nemis olimi M. Plank yorug‘lik nuri nurlanayotgan jismdan ayrim zarralar — kvantlar yoki fotonlar tarzida chiqadi, degan g‘oyani ilgari surgan edi. Eynshteyi bu fikrni rivojlantirib, yorug‘lik zarrasi — foton atrofga tarqalishda va boshqa jismlar bilan o‘zaro ta’sirlashganda ham zarra xususiyatini saqlaydi degan g‘oyaga asoslangan holda fotoeffekt qonunlarini tushuntirib be-rishga muvaffaq bo‘ldi.
Har bir foton energiyasi

(1)

ifoda bilai aniqlanadi. Bunda N— Plank doimiysi, uning qiyma-ti t=6,62-10~³⁴ J-s, V — yorug‘lik chastotasi.

YOrug‘lik zarrasi—-feton jism bilan to‘qnashgach, uning atomi-dagi elektronni erkin holatga o‘tkazishl va shu bilan birga elekt-ronga kinetik energiya berishi mumkin. Demak, foton energiyasi elektroni urib chiqarish uchun lozim bo‘lgan ishni bajarishga va elevdronga kinetik energiya berishga sarf bo‘lar ekan, ya’ni:

(2)

Bu tenglama fetoeffekt uchun Eynshteyn tenglamasi deyiladi. Agar foton energiyasi elektronning chiqish ishidan kichik bo‘lsa, u metalldan chiqolmaydi. Demak, chiqish uchun lozim bo‘lgan foton energiyasi qiymatini

(3)

tenglikdan aniqtash mumkin. Bundan

(4)

Bu ifodadan aniqlanuvchi v₀ chastotaga mos keluvchi λ₀ to‘lqin uzun-lik yorug‘liknipg qizil chegarasi deb ataladi.


YUqorida ko‘rib o‘tilgan natijalarni umumlashtirib, tashqi fotoeffektning quyidagi acosiy qonunlariga kelamiz.

1. 
   Fotoelektronlarning maksimal tezligi fotokatodga tushayot-gan yorug‘lik chastetasiga, metallning turiga va uning sirtining xususiyatiga bog‘liqdir. U yorug‘likning intensivligiga bog‘liq emas.
   
2. 
   YOrug‘lik ta’sirida katoddan vaqt birligi ichida urib chiqa-rilayotgan fotoelektronlarniig umumiy soni (va demak, fototok kuchi, ya’ni /_t to‘yinish toki) fotoxatodga tushayotgan yorug‘lik iiten-sivligiga to‘g‘ri proporsionaldir.Fotoeffekt ikki turga bo‘linadi:
   1) tashqi fotoeffekt;
   

2) ichki fotoeffekt

3. 
   H ar qaysi modda uchun fotoeffekt vujudga kelishi mumkin bo‘lgan eng kichik yorug‘lik to‘lqini chastotasi u_k (yoki eng katta to‘l-qin uzunligi) ning qiymatlari mavjud bo‘lib, u fotoeffektning «Qizil chegarasi» deb ataladi. Bu chegara turli moddalaruchun turli qiymatga ega.
   

Y
2-расм
Orug‘lik ta’sirida jismdan elektronlarning ajralib chiqib, erkin holatga o‘tishi tashqi fotoeffekt deyiladi. Tashqi foshoeffekpg, asosan, metallarningto‘lqin uzunligi kichik bo‘lgan yorug‘liknuri bilan o‘zaro ta’sirida

kuzatiladi.Elektronlarning jismda bir holatdanikkinchi holatga yoruglik ta’sirida o‘tishi ichki fogpoeffekt deyiladi. Ichki fotoeffekt dielektrik va yarim o‘tkazgichlarda sodir bo‘ladi. Ichki fotoef-fekt tufayli ularning elektr o‘tkazuvchanligi ortadi.

Fotoeffekt hodisasining yorug‘lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirib berish xususiyatidan fak va texnikada keng qo‘lla-niladi. SHu xususiyat asosida ishlaydigan asboblar fotoelementlar deb ataladi. Sodda fotoelement sxemasi 9.2 rasmda keltirilgan. Havosi so‘rib olingan shisha ballon ichki sirti yorug‘likka nisbatan ta’sirchan metall bilan qoplangan bo‘lib, u katod vazifasini o‘tay-di. Spiral yoki halqasimon metall anod vazifasini o‘taydi. Bal-lon ichiga tuynukcha orqalya yorug‘lik tushganda fotoeffekt vujudga keladi va zanjirda tok hosil bo‘ladi. Tashqi fetoeffekt asosida ishlaydigan bunday zanjir turli sohalarda keng qo‘llaniladi. Fo-toeffektning yorug‘lik ta’siri paydo bo‘lishi bilanoq darhol vu-judga kelish xususiyatidan turli qurilmalar ishini avtomatik bosh-qarishda foydalaniladi. Bunda ishlatiladigan asboblar fotorele deyiladi.

Fan va texnikada ichki fotoeffekt hodisasidan ham foydalani-ladi. Masalan, yorug‘lik ta’sirida yarim o‘tkazgichning ichida elek-tronlarning qayta taqsimlanishi Ea buning natijasida o‘tkazgich qarshiligining o‘zgarishidan tovushli kino, televidenieda foydalaniladi.