Eine Fotozelle bzw. Photozelle ist ein
Strahlungsdetektor. Sie zählt insofern zu den
Elektronenröhren, als sich auch bei ihr in einem evakuierten Glasgefäß eine
Anode und eine
Kathode (
Fotokathode) befinden. Die Fotokathode besteht aus einem Metall (z.B.
Caesium mit besonders geringer
Austrittsarbeit), aus dem durch
Licht Elektronen freigesetzt werden können (Äußerer
Fotoelektrischer Effekt).Ist zwischen Anode (+) und Kathode (-) eine Spannung angelegt, so werden die vom Licht freigesetzten Elektronen zur Anode hin beschleunigt, ein
elektrischer Strom (Fotostrom) kann gemessen werden. Ist die angelegte Spannung klein, so ist der Fotostrom
proportional zur angelegten Spannung, der
Proportionalitätsfaktor hängt von der Belichtungsintensität ab. Dieser Fotostrom geht bei höheren Spannungen in eine
Sättigung über, d.h. der Strom steigt bei weiterer Erhöhung der angelegten Spannung nicht weiter an. Dies liegt daran, dass bei geringen Spannungen die elektrische
Feldstärke nicht ausreicht, um alle durch den Fotoeffekt an der Kathode austretenden Elektronen in Richtung Anode zu beschleunigen und damit zum Fotostrom beitragen zu lassen. Allerdings können natürlich nicht mehr Elektronen zwischen Kathode und Anode fließen als durch das Licht freigesetzt werden, weshalb die Sättigung auftritt. Auch wenn keine Spannungsquelle mit der Fotozelle verbunden ist, bildet sich zwischen Anode und Kathode bei Belichtung eine Spannung aus - die Anode lädt sich negativ auf. Diese Spannung ist proportional zur Frequenz des eingestrahlten Lichts und kann zur Ermittlung des
Planckschen Wirkungsquantums genutzt werden.
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