Владимир Мезенцев - Электрический глаз

Способность такого рода сложных пластинок проводить ток только в одном направлении и «запирать» его в противоположном уже давно используется в технике для превращения переменного тока в постоянный.

Но вот лет двадцать тому назад было обнаружено ещё одно, новое и поразительное, свойство таких пластинок. Оказалось, что если соединить эту пластинку с прибором- для измерения тока и осветить её так, чтобы лучи света действовали на её «запирающий» слой, то в цепи возникнет электрический ток, хотя в ней и нет никакого источника тока! Таким образом, эта пластинка представляет собой фотоэлемент, в котором опять-таки за счёт световой энергии создаётся электрический ток; он тем сильнее, чем сильнее освещён фотоэлемент.

Такого рода фотоэлементы получили название вентильных фотоэлементов (вентильным фотоэлемент называется потому, что он пропускает ток лишь в одном направлении) или фотоэлементов с запирающим слоем. Обычно направление тока в них противоположно тому направлению, в котором через пластинку мот бы проходить ток от внешнего источника (рис. 12).

Рис. 12. Схема устройства вентильного фотоэлемента .

Устройство вентильного фотоэлемента, как можно видеть из этого рисунка, очень простое. На толстую металлическую пластинку наносят тончайший прозрачный слой полупроводника, а сверху, для контакта, закладывают металлическую сетку или покрывают полупроводник тонкой металлической плёнкой. Ясно, что слой полупроводника и верхний слой металла должны быть достаточно тонки — для того, чтобы свет мог проникать сквозь них к запирающему слою.

Первыми фотоэлементами с запирающим слоем были так называемые купроксные фотоэлементы. Они представляют собой слой закиси меди на медной пластинке («купрум» значит «медь»). Такие фотоэлементы чувствительны к видимым лучам и к близким к ним по длине волны тепловым — инфракрасным лунам.

Очень скоро получили широкое распространение и селеновые вентильные фотоэлементы (рис. 13).

Рис. 13. Внешний вид вентильного фотоэлемента .

Чувствительность их к лучам разного цвета очень велика.

А вообще чувствительность вентильных фотоэлементов — купроксных и селеновых — к белому свету примерно такова же, как у лучших фотоэлементов с внешним фотоэлектрическим эффектом.

Выяснение сущности явлений, происходящих в вентильных фотоэлементах, — в основном заслуга советских физиков. Над этим вопросом работали физики школы академика А. Ф. Иоффе в Ленинграде и группа физиков Украинской академии наук в Киеве. В результате этих работ советские учёные перед Отечественной войной создали совершенно новые вентильные фотоэлементы — серно-серебряные и серно-таллиевые. Чувствительность этих приборов при освещении белым светом в десятки раз превосходит чувствительность всех рапсе известных фотоэлементов!

Вентильные фотоэлементы, конечно, гораздо удобнее в обращении, чем фотоэлементы с внешним фотоэффектом. Они не требуют никаких батарей или иных источников тока.

Однако есть у них и свои недостатки. Например, такие фотоэлементы очень трудно сочетать с ламповыми усилителями. Усиливать слабые фотоэлектрические токи, возникающие в них при освещении, практически невозможно. Поэтому вентильные фотоэлементы следует применять только там, где имеется относительно сильный источник света (они применяются, например, в сенситометре — приборе, с помощью которого определяется яркость освещения, а следовательно, и время выдержки, при фотографировании). В этом случае фотоэлектрический ток нет надобности усиливать.

Там же, где слабый первичный фототок необходимо усиливать, лучше пользоваться фотоэлементами с внешним фотоэффектом или вторично-электронными трубками.

Таковы различные типы фотоэлементов. Эти замечательные приборы выпускаются в настоящее время на специальных заводах в массовых количествах.

По плану послевоенной сталинской пятилетки в Советском Союзе изготовлено много сотен тысяч различных фотоэлементов. Они пошли на наши фабрики и заводы, в научно-исследовательские институты, в кинотеатры, в учреждения связи.

Фотоэлемент— верный, порой незаменимый помощник человека. Недаром его называют «электрическим глазом».

Где и как помогают человеку эти необыкновенные глаза — об этом рассказывается в следующей главе.

Из всех необычайно разнообразных применений фотоэлементов в современной технике наиболее массовым является применение их в звуковом кино.

Ни один звуковой киноаппарат не может работать без фотоэлемента. А между тем, в нашей стране работают десятки тысяч киноустановок. Таким образом, десятки тысяч фотоэлементов изо дня в день служат самому массовому и самому важному виду искусства — кино.

Тридцать лет назад многим казалось, что «озвучить» кино — дело безнадёжное. Не одна попытка получить хороший звук в кино окончилась неудачей. Но вот, в кино были применены «электрические глаза», и «Великий немой» заговорил громко, отчётливо, ясно.

Каким же образом работают в кино фотоэлементы?

Посмотрите на рисунки 14 и 15.

Рис. 14. Отрезок киноленты; слева видна звуковая дорожка .

Рис. 15. Отрезок киноленты; здесь звук записан другим способом .

Оба рисунка изображают отрезок звуковой киноленты. На ней вы видите снимки двух отдельных кинокадров (сцен). Слева от этих кадров идёт так называемая «звуковая дорожка». Она состоит из ряда поперечных чёрточек. На рисунке 14 эти чёрточки одной длины, но разной прозрачности. На рисунке 15, наоборот, все чёрточки чёрные, непрозрачные, но имеют разную длину. Вот на таких звуковых дорожках и записаны все звуки фильма — слова, шум улицы, музыка, пение.

Оба способа записи звука на киноплёнку разработаны нашими советскими учёными П. Г. Тагером, А. Ф. Шориным и В. Д. Охотниковым.

Мы не будем в нашей книжке говорить о том, как именно записываются звуки на киноплёнку. Об этом подробно рассказано в другой брошюре серии «Научно-популярная библиотека»: В. Д. Охотников «В мире застывших звуков». Да и фотоэлемент в процессе записи звука на киноплёнку никакого участия не принимает.