A fotoeffektus alapján
működik a fotocella.
A fotocellák anóddal és
katóddal ellátott vákuumcsövek (erősen légritkított tér van bennük), melyekben
a katódot egy ablakon keresztül megvilágíthatjuk.
-
A látható fénnyel működő
fotocellák katódját olyan anyaggal vonják be, melyekről az elektronok nagyon
könnyen kiléphetnek. Ilyenek az alkálifémek, hiszen a legkülső elektronjaik
az alattuk lévő zárt elektronhéjak árnyékoló hatása miatt gyengén kötöttek.
Technikai okokból a gyakorlatban alkálifém-oxidokat használnak a fotocellák
katódjának bevonására.
-
Ha egy külső feszültségforrás
negatív pólusát a katódra, pozitív pólusát az anódra kapcsoljuk, akkor
a katód megvilágítása esetén a katódból kilépő elektronokat a negatív katód
taszítja, a pozitív anód viszont vonzza, tehát áram indul meg a körben,
amelyet az árammérő jelez.
Ez a fotocella szokásos bekötési
módja, a fény érzékelésének számos gyakorlati megvalósítását így oldják
meg.
-
Ha fordított polaritással
kapcsoljuk be a fotocellát, lehetség nyílik a Planck-állandó
meghatározására.. A tolóellenállás segítségével változtathatjuk
a fotocellára jutó feszültséget.
Meglepődve vehetjük észre,
hogy még kismértékű ellenfeszültség esetén is mutat az árammérő műszer
fotoáramot, amely csak egy bizonyos ellenfeszültség esetén szűnik meg.
Azon az ellenfeszültségen,
amelyen megszűnik a fotoáram, a kilépő elektronok maximális mozgási energiája
ugyanakkora, mint az ellentér munkája.
Ha az Einstein-formulában
a kilépő elektron maximális mozgási energiáját helyettesítjük az ellentér
munkájával, akkor a következő összefüggést kapjuk:
Két különböző frekvenciájú
fénnyel elvégezve a kísérletet, a következő összefüggéseket írhatjuk fel:
A két egyenletből levezethető: 