2.15.1. Полное внутреннее отражение

Входы: угол.

Выходы: световой поток.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.59. Отражение оптического излучения; А- источник света

Сущность:

Отражение оптического излучения (света) или электромагнитного излучения другого диапазона (например, радиоволн) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления (рис. 2.59). Полное внутреннее отражение осуществляется, когда угол падения i превосходит некоторый предельный (называется также критическим) угол i_пр. При i > i_np луч во вторую среду не проникает.

Математическое описание:

i_пр – предельный угол,

j – угол преломления (не может превышать 90°).

Закон полного отражения:

sini_пр = 1/n, где

n — относительный показатель преломления 1-й и 2-й среды.

Примечание: Значения n и i_пр несколько отличаются для разных длин волн (частот) излучения (дисперсия света).

Применение: Отражательные призмы, полевой бинокль и другие оптические приборы.

9. Фотоэлектрические и фотохимические явления

Фотоэлектрические явления - электрические явления, происходящие в веществах под действием электромагнитного излучения. Поглощение электромагнитной энергии в веществе происходит всегда отдельными порциями – квантами. Фотоэлектрические явления возникают, когда энергия поглощённого фотона затрачивается на квантовый переход электрона в состояние с большей энергией.

Фотохимические явления – химические явления, происходящие в веществе под действием света.

2.16.1. Фотоэффект

Входы: излучение.

Выходы: электрический ток.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.60. Экспериментальная установка по наблюдению фотоэффекта

Сущность:

Фотоэффект - вырывание электронов из вещества под действием внешнего излучения (Рис.2.60). В металле электрон (e^-) движется свободно, но при вылете его с поверхности сам металл из-за этого заряжается положительным зарядом и препятствует вылету электрона. Поэтому для того, чтобы покинуть металл, электрон должен обладать дополнительной энергией, зависящей от вещества. Эта энергия называется работой выхода.

Математическое описание:

Закон сохранения энергии при фотоэффекте выражается соотношением Эйнштейна:

,

где – кинетическая энергия фотоэлектрона,

–постоянная Планка,

–энергия ионизации атома;

- циклическая частота.

При фотоэффект невозможен.

Применение.

Фотоэффект широко используется в исследованиях строения вещества – атомов, атомных ядер, твёрдых тел, а также в фотоэлектронных приборах.

Патент США № 3580745. Способ и устройство для маркировки банок в контейнере путем облучения чувствительной эмульсией. Перед упаковкой в транспортировочный картонный контейнер торец каждой банки покрывают чувствительной к облучению эмульсией. Банки, упакованные в контейнер, облучают рентгеновскими или гамма лучами. При этом покрытые эмульсией торцы банок облучаются через экран с прорезями, имеющими форму маркировочных обозначений (например, цены). Таким образом, маркировка упакованных в картонный контейнер банок осуществляется без вскрытия этого контейнера и с последующей индивидуальной маркировкой каждой банки технологических процессов.