Номер 7, страница 134 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

7. Какое применение получили фотоэлементы?

Фотоэлементы, устройства, преобразующие энергию света в электрическую энергию, получили широкое распространение во многих сферах человеческой деятельности благодаря своей способности реагировать на световое излучение.

Автоматика, контроль и управление
В этой области фотоэлементы являются ключевым компонентом фотореле. Принцип работы заключается в том, что световой поток, падающий на фотоэлемент, создает электрический ток. Прерывание светового луча каким-либо объектом приводит к изменению или прекращению тока, что вызывает срабатывание исполнительного механизма (реле). Таким образом реализуются:
- автоматические двери, ворота и турникеты;
- системы безопасности и охранные сигнализации (для обнаружения вторжения);
- счетчики объектов на производственных конвейерных линиях;
- системы автоматического управления уличным и промышленным освещением (включение при наступлении сумерек и выключение на рассвете).

Ответ: в системах автоматики фотоэлементы используются как датчики света для управления различными механизмами, включения сигнализаций и систем освещения.

Энергетика
Наиболее масштабным применением фотоэлементов является преобразование солнечной энергии в электрическую. Фотоэлектрические преобразователи, более известные как солнечные панели или батареи, состоят из большого числа соединенных фотоэлементов. Они являются основой возобновляемой энергетики и используются для:
- электроснабжения частных домов, коммерческих зданий и целых электростанций;
- обеспечения энергией космических аппаратов (спутников, межпланетных станций, МКС);
- питания автономных устройств, таких как калькуляторы, садовые фонари, дорожные знаки и различные портативные гаджеты.

Ответ: в энергетике фотоэлементы (в составе солнечных батарей) используются для прямого преобразования солнечного света в электричество.

Измерительная техника (фотометрия)
Зависимость величины фототока от интенсивности падающего света позволяет использовать фотоэлементы в точных измерительных приборах для определения световых величин. К таким приборам относятся:
- экспонометры в фото- и кинокамерах, которые измеряют освещенность объекта съемки и помогают установить правильную выдержку и диафрагму;
- люксметры для контроля норм освещенности на рабочих местах и в общественных местах;
- спектрофотометры и колориметры, анализирующие спектральный состав излучения и измеряющие цвет объектов.

Ответ: в измерительной технике фотоэлементы служат чувствительными сенсорами в приборах для измерения интенсивности, спектра и цвета света (фотометры, экспонометры, люксметры).

Связь и обработка информации
Фотоэлементы играют важную роль в современных и исторических системах связи:
- Оптоволоконная связь: в качестве фотоприемников используются быстродействующие фотодиоды, которые преобразуют модулированные световые сигналы, передаваемые по оптическому волокну, обратно в электрические для дальнейшей обработки.
- Воспроизведение оптической звукозаписи: исторически фотоэлементы использовались в кинопроекторах для считывания звуковой дорожки, нанесенной на край кинопленки. Изменение прозрачности дорожки вызывало изменение тока фотоэлемента, который после усиления воспроизводился как звук.

Ответ: в сфере связи и обработки информации фотоэлементы применяются для приема оптических сигналов (например, в оптоволокне) и считывания данных с оптических носителей.

Наука и медицина
Высокая чувствительность и быстродействие делают фотоэлементы незаменимыми в научном и медицинском оборудовании:
- Пульсоксиметрия: в медицинских приборах (пульсоксиметрах) фотоэлемент регистрирует количество красного и инфракрасного света, прошедшего через ткани (например, палец), что позволяет неинвазивно определить степень насыщения крови кислородом.
- Научные эксперименты: фотоэлектронные умножители (ФЭУ) — особый вид фотоэлементов — способны регистрировать сверхслабые световые потоки, вплоть до отдельных фотонов. Они применяются в ядерной физике, астрономии, спектроскопии и других областях.

Ответ: в науке и медицине фотоэлементы используются как высокочувствительные детекторы света для медицинской диагностики (например, в пульсоксиметрах) и в различных исследовательских установках (ФЭУ).