Мета уроку Навчальна: Вивчити будову та принцип дії вакууумного і напівпровідникового фотоелементів; висвітлити практичне застосування фотоефекту в техніці. - презентация

1

2 Мета уроку Навчальна: Вивчити будову та принцип дії вакууумного і напівпровідникового фотоелементів; висвітлити практичне застосування фотоефекту в техніці для автоматизації виробничих процесів; сформувати вміння застосовувати набуті знання на практиці; Розвивальна: розвивати спостережливість, логічне мислення, вміння робити висновки та узагальнення; інтерес до роботи з додатковою літературою

3 Застосування фотоефекту Зовнішній фотоефект Фотоелементи, фотопомножувачі Фотореле Прилади перетворення звуку Прилади нічного бачення Фоторезистори Внутрішній фотоефект P-n - перехід Фотодіоди Сканери Телебачення Система передавання інформації Сонячні батареї Люксметри Фотоекспонометри Калькулятори

4 Розгадайте кросворд Запитання до кросворду 1. Частинка світла. 2. Вчений, який сформулював закони фотоефекту 3. Червона межа фотоефекту визначається лише матеріалом освітлювального електрода і не залежить від його освітленості – це … закон фотоефекту 4. Е = hν, де ν - … коливань в електромагнітній світловій хвилі. 5. Найбільша довжина хвилі, за якої ще можна спостерігати фотоефект, називається … межею фотоефекту. 6. У 1905 році Ейнштейн створив теорію … 7. Сила фотоструму насичення прямо пропорційна падаючому на катод світловому потоку – це … закон фотоефекту. 8. h = 6,63*10-34Дж*с – це стала … 9. У фоторезисторах використовується лише явище … фотоефекту

5 Перевір себе Відповіді до кросворду 1. Фотон 2. Столєтов 3. Третій 4. Частота 5. Червоною. 6. Фотоефекту 7. Перший 8. Планка 9. Внутрішнього Ключове слово По горизонталі : По горизонталі : Явище виривання електронів з речовини під дією випромінювання.

6

7 Фотоелектричі явища – електричні процеси, що відбуваються в речовині внаслідок поглинання квантів світла, внаслідок чогоповністю або частково звільнюються заряджені частинки від звязків з атомами, молекулами або йонами. Ці явища свідчать про квантовий характер взаємодії світла з речовиною. Фотоелектричі явища – електричні процеси, що відбуваються в речовині внаслідок поглинання квантів світла, внаслідок чогоповністю або частково звільнюються заряджені частинки від звязків з атомами, молекулами або йонами. Ці явища свідчать про квантовий характер взаємодії світла з речовиною. Вивчення фотоелектричних явищ має важливе значення для визначення енергетичної структури твердого тіла, а також для наукової та виробничої практики. Вивчення фотоелектричних явищ має важливе значення для визначення енергетичної структури твердого тіла, а також для наукової та виробничої практики. Внутрішній фотоефект (фотопровідність) полягає в істотному зменшенні опору діелектрииків і напівпровідників, на які діє промениста радіація. Вперше це явище помітив у 1873році американський учений І.Сміт Внутрішній фотоефект (фотопровідність) полягає в істотному зменшенні опору діелектрииків і напівпровідників, на які діє промениста радіація. Вперше це явище помітив у 1873році американський учений І.Сміт Фотогальванічний ефект полягає в тому, що на межі двох середовищ, здебільшого твердих речовин, унаслідок дії світла виникає електрорушійна сила. Ефект відкрив у 1839 році А.Беккерель, у роках вивчав російський фізик В.А.Ульянін. Фотогальванічний ефект полягає в тому, що на межі двох середовищ, здебільшого твердих речовин, унаслідок дії світла виникає електрорушійна сила. Ефект відкрив у 1839 році А.Беккерель, у роках вивчав російський фізик В.А.Ульянін. Зовнішній фотоефект полягає в тому, що речовина випромінює електрони внаслідок опромінювання світлом. Відкрив році Генріх Герц, а дослідив О.І.столєтов у 1888 р.

8 Фотоелемент – електронний прилад у якому потік електронів керується світлом або світло створює фотоелектрорушійну силу. Принцип його дії ґрунтується на перетворенні енергії світла на кінетичну енергію носіїв струму. Фотоелемент – електронний прилад у якому потік електронів керується світлом або світло створює фотоелектрорушійну силу. Принцип його дії ґрунтується на перетворенні енергії світла на кінетичну енергію носіїв струму. Фотоелементи із зовнішнім фотоефектом Фотоелементи із внутрішнім фотоефектом (напівпровідникові опори) Фотоелементи із запірним шаром (напівпровідникові вентильні елементи)

9 Найпростіший сучасний вакуумний фотоелемент – це скляний балон, майже вся внутрішня поверхня якого вкрита світлочутливим шаром металу, який відіграє роль фотокатода. Відкритим залишається невеличке віконце для доступу світла. Анодом є металеве кільце закріплене в балоні. Фотоелемент умикається в коло батареї. У разі освітлення катода з нього внаслідок фотоефекту вибиваються електрони і в колі виникає струм. Найпростіший сучасний вакуумний фотоелемент – це скляний балон, майже вся внутрішня поверхня якого вкрита світлочутливим шаром металу, який відіграє роль фотокатода. Відкритим залишається невеличке віконце для доступу світла. Анодом є металеве кільце закріплене в балоні. Фотоелемент умикається в коло батареї. У разі освітлення катода з нього внаслідок фотоефекту вибиваються електрони і в колі виникає струм.

10

11 Внутрішній фотоефект спостерігається в напівпровідниках та діелектриках. Він полягає в тому, що під час опромінення напівпровідника чи діелектрика у них збільшується концентрація вільних носіїв зарядів і, відповідно підвищується провідність. Це явище використовується в фоторезисторах (фотоопорах), опір яких залежить від освітленості. Найпростіший фоторезистор – це діелектрична пластинка, на яку нанесено тонкий шар напівпровідника. На кінцях цього шару закріплені металеві електроди, а всю систему вміщують у пласмасовий корпус із віконцем для світлових променів.

12 Фотоелектричне реле- реле, основою якого є фотоелемент або фотоопір. Фотоелектричні реле бувають прямої та оберненої дії. У реле прямої дії з фотоелементом, коли немає світла, струм крізь фотоелемент не протікає. Якщо катод фотоелемента освітити, з'явиться струм, що створює на опорі падіння напруги, який зменшує від'ємний потенціал на сітці тріода. Внаслідок цього збільшується струм, електричне реле спрацьовує і замикає контакти виконавчого пристрою. Реле оберненої дії працюють за тим же принципом, що й реле прямої дії, тільки електричне реле замикається за відсутності освітлення.

13 Автоматизація виробничих процесів Фотоелементи широко застосовують для автоматизації виробничих процесів. У поєднанні з електронними підсилювачами фотоелементи входять до складу фотореле – приладів автоматичного управління різними установками, які використовують безінерційність фотоефекту, тобто здатність фотоелемента практично миттєво реагувати на вплив світла чи його зміну. Будова фотореле: Будова фотореле: Фотоелемент Фотоелемент Підсилювач фотоструму Підсилювач фотоструму Електромагнітне реле Електромагнітне реле

14 Фотореле з резистором Вдень сонячне світло освітлює фоторезистор, тому його опір незначний. За цих умов у колі проходить струм значної сили, і якір реле притягується до осердя котушки. Коло освітлювальної лампи розімкнуте. Коли настають сутінки, опір фоторезистора різко зростає, сила струму в його колі зменшується майже до нуля, якір відходить від осердя і замикає коло освітлювальної лампи.

15 Коли світло потрапляє на катод фотоелемента, в колі виникає електричний струм, який вмикає або вимикає потрібне реле. Комбінація фотоелемента й реле дає можливість конструювати багато різних видючих автоматів. Найпростіший із них – автомат у метро. Він спрацьовує (висуває перегородку), коли людина перетинає світловий пучок, не опустивши жетон. Коли світло потрапляє на катод фотоелемента, в колі виникає електричний струм, який вмикає або вимикає потрібне реле. Комбінація фотоелемента й реле дає можливість конструювати багато різних видючих автоматів. Найпростіший із них – автомат у метро. Він спрацьовує (висуває перегородку), коли людина перетинає світловий пучок, не опустивши жетон.

16 Одним із найважливіших застосувань фотоелементів є використання їх у звуковому кіно для відтворення звуку, записаного на кінострічці у вигляді звукової доріжки. Одночасно з фотографуванням кінокадрів на стрічці записують звук.

17 V зупинка. Кінозал кінотеатру Під час відтворення звуку через звукову доріжку пропускається вузький пучок світла, який потім спрямовується на фотоелемент. Під час освітлення фотоелемента виникає електричний струм, сила якого залежить від кількості світла, пропущеного світловою доріжкою. Під час руху кінострічки світловий потік, пропущений світловою доріжкою, безперервно змінюється відповідно до прозорості доріжки, тому змінюєтьмся і сила струму в колі фотоелемента. Ці коливання сили струму підсилюються в мільйони разів і спрямовуються в гучномовець, де перетворюються на звукові коливання.

18 На заводі фотореле використовують для сортування деталей за розмірами. Аналогічні реле на фоторезисторах застосовуються в автоматичних лініях для підрахунку і сортування виробів масової продукції на виробництві за їх розмірами і кольором. Крім цього на заводі є потужний прес, роботу якого фотоелемент майже вмить зупиняє, якщо рука людини потрапить у небезпечну зону.

19 VІІ зупинка Фотозавод Фотогравірувальна машина електрогравірувальний автомат – це машина для автоматичного виготовлення ілюстараційних друкарських форм (кліше) високого друку. Принцип друку машини грунтується на використанні фотоелектричного ефекту – перетворенні енергії світла на пропорційну за величиною енергію електричного струму.фотогравірувальні машини бувають для виготовлення штрихових, напівтонових і комплекту кольороподілених кліше. Друкувальні елементи кліше, одержаного на машині, можуть мати точкову або лінійну будову.

20 Є напівпровідникові фотоелементи, які створюють ЕРС і безпосередньо перетворюють світлову енергію в енергію електричного струму.Фотоелементи з p-n- переходом створюють ЕРС близько 1-2В. Вихідна потужність досягає сотень ват при коефіцієнті корисної дії до 20%. Напівпровідникові фотоелементи самі можуть бути генераторами струму. Коефіцієнт корисної дії сучасних силіцієвих фотоелементів, які дістали назву сонячних батарей, успішно застосовуються на штучних супутниках Землі й космічних кораблях для живлення бортової радіоапаратури

21 Фотоелекетричний метод контролю – метод сигналізації, а також вимірювання та реєстрації різних величин, що грунтується на фотоелектричному ефекті. Здійснюється за допомогою фотоелементів, фотопомножувачів та фотоопорів. Застосовується для визначення оптичних величин (сили світла, освітленості, спектрального складу світла) та неоптичних (положення та розмірів тіл, якості поверхні, рівня рідини, хімічного складу й прозорості газового середовища) Фотоелектричний метод контролю застосовують у різних приладах: фотоелектричному реле, фотометрі, люксметрі, флуорометрі, фотоелектричному пірометрі, денсиметрі.

22 1.Які є типи фотоефектів? 2. Що таке фотоелемент? 3. Що таке фотореле? 4. Що таке фоторезистор? 5. Де використовують фоторезистор? 6. Де використовують вакуумні фотоелементи? 7. Яка будова найпростішого фоторезистора? 8. Яка будова найпростішого вакуумного фоторезистора?

23 Використана література 1. Шаромова В.Р., Дубас З.В. Нетрадиційні уроки фізики Нетрадиційні уроки фізики 2. Гончаренко С.У. Фізика 11 клас 3. Коршак, Ляшенко Фізика 11 клас 4. Фізика в школах України 5. Пометун О, Пироженко Л. Сучасний урок. Інтерактивні технології навчання