Головна » Наука та освіта » Застосування фотоефекту - скрізь і багато

Застосування фотоефекту - скрізь і багато



Фотоефект є результатом взаємодії світла з речовиною, при якому енергія світла поглинається і генерується електричний струм. Якщо при такому впливі світла згенерований електрон виходить за межі фізичного тіла, то спостерігається зовнішній фотоефект, якщо залишається всередині і призводить до зміни провідності матеріалу - то внутрішній.

Практичне застосування фотоефекту в техніці може бути різноманітним. Зокрема, зовнішній фотоефект застосовується для відтворення звуку, наприклад, в кіно. Крім того, створені спеціальні прилади для вимірювання яскравості, сили світла, освітленості. Явище фотоефекту задіяно в управлінні виробничими процесами. Для цього є спеціальні прилади, звані фотоелементами.

Фотоелементи та їх застосування засновані на факті зміни провідності при зміні освітленості. В основному такі елементи використовуються в системах контролю та обліку, наприклад, підрахунку готової продукції. Інше їх призначення - контроль попадання об'єкта в заборонену зону. Якщо рука оператора преса потрапляє в робочу зону, то прес відразу зупиняється. Це спрацьовує фотоелемент. Таке ж пристрій коштує в згадуваному раніше турнікеті в метро: якщо оплата проведена (фотоелемент відключений), то прохід відкритий, якщо немає (фотоелемент включений), то закритий.

Підвищення задимленості повітря теж призводить до спрацьовування фотоелемента, що сигналізує про критичну ситуацію. Використання фотоелементів в обробних верстатах дозволило добитися підвищеної точності обробки деталей.

Іншою можливістю є застосування фотоефекту в якості джерела струму, або сонячних батарей. У подібних пристроях робота заснована на різновиди внутрішнього фотоефекту, званого вентильним фотоефектом. У цьому випадку при потраплянні світла на контакт двох напівпровідників виникає ЕРС, внаслідок чого можливе пряме перетворення світловий в електричну енергію.

Подібні сонячні батареї виготовляються на основі сполук арсеніду галію. Вони дозволяють отримувати електроенергію без нанесення шкоди екології - сонце освітлює поверхню батареї, і на виході виходить готова до споживання енергія. Немає жодних складних механічних пристроїв, немає необхідності спалювати паливо або будувати потужні греблі.

Однак таке застосування фотоефекту пов'язане в даний час зі значними труднощами. По-перше, самі сонячні батареї дороги і, відповідно, буде дорогою одержувана електроенергія. По-друге, ККД подібного перетворення не перевищує 26%. Правда, роботи в напрямку підвищення ефективності та зменшення вартості перетворення світлового потоку тривають, і можна сподіватися, що незабаром будуть готові досить ефективні і дешеві сонячні батареї.

Адже навіть зараз потреба космічних станцій в електроенергії забезпечують сонячні батареї. Та й у місцях, де протягом року спостерігається багато сонячних днів, працюють подібні перетворювачі. Перспективи використання сонячної енергії дуже привабливі. Проведено експерименти, що доводять, що енергія сонця дозволяє плавити метал. А якщо ще згадати легенду, згідно з якою давньогрецький вчений Архімед, використовуючи дзеркала, зміг за допомогою сонячного світла спалити римські кораблі, то можна не сумніватися в необмежених можливостях застосування світла як джерела енергії.

У представленому матеріалі розглянуто застосування фотоефекту, механізм його виникнення та різновиди. Наведені приклади практичного використання явища фотоефекту в техніці.