Протягом майже всього XIX століття вчені спостерігали дивну поведінку речовин, металів і електролітів під дією на них прямого світла. Ці речовини збільшували свою провідність. Першим, хто зміг зібрати і обґрунтувати дане явище, був Альберт Ейнштейн. Він довів, що світ існує у вигляді квантових порцій і може впливати на деякі елементи, збільшуючи провідність, тобто вивільняючи вільні електрони.

Фотоефект

Фотоефектом називають явище випускання речовиною вільних електронів під дією світла або іншого електромагнітного опромінення. Протікає він у твердих речовинах і конденсованих рідинах. Застосування фотоефекту призвело до відкриття та обгрунтування квантової теорії. На основі цієї теорії вдалося пояснити закономірності фотоефекту.

З цієї теорії виходить, що вільний електрон опромінюваної речовини не може поглинути фотон, що звільнюється випромінювачем, через те, що неможливо дотримання законів збереження енергії та імпульсу. Зв’язок електрона речовини з оточенням обумовлює фотоефект в молекулах і конденсованому середовищі. Така зв’язок характеризується іонізуючої енергією, так званої енергією виходу електрона. Застосування фотоефекту в даний час на практиці дуже широко.

Види фотоефекту

Зовнішнім фотоефектом називають явище випускання електронів під впливом електромагнітного випромінювання. При цьому електрони, що виходять з речовини, називаються фотоелектронами, відповідно, електричний струм у ньому називається фотострумом. Безпосередньо елемент в апараті, що піддається опроміненню і віддає електрони, називається фотокатодом. Спектральна характеристика фотокатода – це залежність чутливості до впливу від частоти і довжини хвилі випромінювання.

Внутрішнім фотоефектом називають перерозподіл всередині речовини згідно енергетичних особливостей. Застосування фотоефекту внутрішнього пояснило явище фотопровідності, тобто зміни концентрації заряду в речовині під впливом випромінювання, при цьому вихід електронів не відбувається.

Фотовольтаїчних ефект виникає під впливом конкретно електромагнітного випромінювання на речовину з вільними електронами.

Ядерний фотоефект виникає при поглинанні ядром атома гамма-випромінювання при незмінному нуклонном кількості. При цьому відбувається розпад ядра і вихід ядерної енергії.

Застосування фотоефекту в техніці

Фотоефект почав широко використовуватися на початку ХХ століття, коли вийшло обґрунтувати і відкрити багато його властивості. Застосування фотоефекту і в побуті, і в промислових масштабах в наш час поширена. Завдяки цьому явищу було створено кіно і телебачення. Сучасні металообробні верстати працюють і виготовляють складні деталі завдяки застосування фотоефекту.

Альтернативні джерела електроенергії працюють завдяки цьому явищу. Причому кількість виробленої енергії значно, щоб забезпечувати велику кількість споживачів.

Фотоелемент

Широке застосування фотоефекту стало можливим завдяки винаходу фотоелемента. Він застосовується як оптичний датчик на верстатах, дозволяючи обробляти складні деталі без застосування людської праці згідно створеним для цього програмами. Також в кіно фотоелемент зчитує запис з плівки, перетворюючи її в звук. Фотоелементи та їх застосування набагато спрощують наше життя як споживачів електроенергії. Пов’язано це з тим, що вони широко використовуються в таких апаратах, як сонячні батареї. У них пряме сонячне випромінювання потрапляє на речовину, перетворюючись в електричний струм.