8. Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Фотодиод. Фотоэлектронный умножитель.
Фотоэффект – это группа явлений, возникающих при взаимодействии света с веществом, которое может быть внешним и внутренним (возникновение тока под действием света).
– это испускание электронов веществом под действием света.
Процесс фотоэффекта описывает уравнение Эйнштейна:
Металл
hν=Aвых+mυ2/2
(Авых
– работа выхода, энергия, которую
необходимо сообщить свободному электроны
металла, чтобы он вырвался из Ме: на
поверхности металла возникает двойной
электронный слой, преодоление которого
требует затраты дополнительной энергии)
красная граница фотоэффекта – это min ν, падающая на металл э/м излучения,
при которой возникший фотоэффект возможен hνкр=Авых
Законы фотоэффекта:
Количество электронов, испускаемых катодом в единицу времени, пропорционально потоку энергии излучения, падающему на металл
Энергия начальная (Енач) линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности
Фотоэффект вызывается длиной волны, меньшей критического значения, если больше – фотоэффекта нет (красная граница фотоэффекта).
Фотодиод – приемник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд. Может работать в двух режимах: с внешним напряжением и без него.
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) – электровакуумный прибор, в котором поток электронов, излучаемый фотокатодом под действием оптического излучения, усиливает малые фотоны в результате вторичной эмиссии, ток превышает первоначальный фототок. ФЭУ состоит из: входной камеры, множительной диодной системы, анода, дополнительных электродов – все элементы размещаются в вакуумном баллоне.
_______________________________________________________________________________________
9. Свойства лазерного излучения. Их связь с квантовой структурой излучения.
Лазер – прибор, преобразующий энергию электрического тока в энергию светового излучения, что происходит за счет атомов, переходящих в возбужденное состояние за счет эл. тока
Свойства:
Свет лазера монохроматичен, т. к. λ=const, след-но, ν=соnst. Луч можно рассматривать как поток квантов, имеющих совершенно одинаковую энергию Е=const, т. к. Е=hν, h=6,62*10-34 Дж*с – постоянная Планка.
Все кванты излучения равны не только по энергии, но и по фазе электромагнитных колебаний в них.
Свет лазерного излучения имеет малую расходимость – это поток параллельных световых лучей.
Лаз. излучение плоскополяризованное: все электрические векторы Е, характеризующие электромагнитные колебания, параллельны друг к другу. Аналогично параллельны и векторы магнитной индукции В.
Мощность лаз. излучения очень высока, т. к. ∆t мало.
Активная среда лазера представлена смесью газов Ne c He, которое накачивается в устройство. He в возбужденном состоянии может находиться длительное время, не излучая энергию (метастабильное), он является буферным газом и Ne – излучательным. Для излучения вначале возбуждаются атомы Не, а затем Ne спускается на второй уровень, где скапливаются его атомы. При этом суммируется энергия, т. е. мы получаем фотон, лазер начинает работать стабильно.
_______________________________________________________________________________________