Немое кино стало звуковым благодаря фотоэлементу - прибору,
преобразующему световые лучи в электрический ток. Кинемаграфисты
заставили фотоэлемент <читать> звуковую дорожку на киноленте и через
специальное устройство передавать зрителям записанное на ней звуковое
сопровождение фильма.
Первый фотоэлемент был создан в конце XIX в. профессором Московского
университета А. Г. Столетовым.
Фотоэлемент (см. рис.) - это стеклянный баллон с 2 электродами. В центре
баллона находится небольшое металлическое кольцо - анод фотоэлемента.
Большая часть внутренней поверхности баллона покрыта тонким слоем
светочувствительного металла цезия. Этот слой - катод фотоэлемента.
Чтобы электроды фотоэлемента не окислялись, из баллона выкачан воздух, и
он наполнен небольшим количеством химически инертного газа - гелия,
повышающего также чувствительность фотоэлемента.
Если между анодом и катодом включить батарею и чувствительный
электроизмерительный прибор - гальванометр, то при освещении
фотоэлемента стрелка гальванометра отклонится. Значит, внутри баллона
фотоэлемента течет ток. Причина этого явления - энергия световых лучей.
Свет, падая на светочувствительный слой цезия, соединенный с <минусом>
батареи, выбивает с его поверхности электроны. Металлическое кольцо -
анод (он подключен к <плюсу> батареи) притягивает их. Поток электронов и
образует электрический ток во внешней цепи, заставляющей отклониться
стрелку гальванометра.
Устройство фотоэлемента
Изменяя освещенность фотоэлемента, можно регулировать силу тока. Чем
сильнее освещен катод, тем больше электронов вырвется из него и больше
будет сила тока во внешней цепи.
У фотоэлемента есть двойник, не уступающий ему в быстроте реакции на
свет и несравненно более чуткий. Это полупроводниковый фотодиод. Его
небольшой по размерам светочувствительный кристалл нельзя и сравнить с
хрупким стеклянным баллоном газонаполненного фотоэлемента.
По своей конструкции фотодиод мало чем отличается от полупроводникового
диода: тот же кристалл полупроводника, 2 части которого имеют разную
электрическую проводимость с р-п-переходом между ними. При освещении
фотодиода один его электрод заряжается положительно, а другой -
отрицательно. Если включить между ними нагрузку, например резистор, то
через него потечет постоянный ток. Таким образом, фотодиод - это прибор,
в котором световая энергия непосредственно превращается в электрическую.
Перспективы применения фотодиодов, как и фотоэлементов, очень заманчивы.
Они уже находят применение в автоматических и телемеханических
устройствах (см.
Автомат, автоматика и
Телемеханика),
фототелеграфной (факсимильной) связи и киноаппаратуре. Чтобы получить
хороший снимок, вы при фотосъемке наверняка пользуетесь экспонометром -
прибором, определяющим выдержку. Важнейшей частью этого прибора является
фотодиод. К нему подключен чувствительный гальванометр, по отклонению
стрелки которого вы и определяете освещенность объекта съемки.
Миниатюрные фотодиоды, соединенные в батареи, при солнечном освещении
вырабатывают электроэнергию для питания радиоприемников, для заряда
аккумуляторов. Солнечные батареи обеспечивают энергией космические
аппараты.
