efect fotoelectric intern 1

efectul fotoelectric intern. fotocelule

Efectul fotoelectric intern - redistribuirea nivelului de energie a electronilor în dielectricilor și semiconductori (dar nu și în metale), sub acțiunea luminii. Dacă lumina incidente hv energia fotonica depășește lățimea benzii interzise în izolator sau un semiconductor, electronul care a absorbit o tranzițiile de fotoni din banda de valență la banda de conducție. Ca urmare a acestei tranziții, o pereche de purtători: electroni în banda de conducție și banda de valență - gaura. Astfel, în purtătorii de sarcină banda de conducție care apar, și includerea acesteia într-un circuit semiconductor sau un curent la aplicarea unui câmp electric extern se va scurge curent, variind în funcție de lumină.

Rezultate Efectul fotoelectric interne:

1. Pentru a schimba densitatea purtătoare în banda de conducție (adică o modificare a conductivității);
2. Apariția electromotoare fotografie.

În utilizarea unei fotocelule interne efect fotoelectric pe baza - dispozitive care transformă energia luminii în energie electrică, sau modificarea proprietăților sale sub influența luminii incidente. Proprietăți Modificarea locul de muncă ka efect fotoelectric intern: fotorezistor (FS), o fotodiodă (PD), fototranzistori (PT), Fotorezistul, fotomikroskhemy. Opto - într-un caz închis sursa de lumină și detectorul de lumină - sunt utilizate pentru circuite de izolare galvanică.

Dispozitivele care transformă energia luminoasă în energie electrică, folosind valve efect fotoelectric (un tip de efect fotoelectric intern) - o forță electromotoare fotografie în apariție p - n frontieră de metal de tranziție sau semiconductori. Dispozitivul de supapă la efectul fotoelectric sunt folosite în camere, celule solare, calculatoare, sateliți, în unele case. Celulele fotovoltaice sunt, de asemenea, utilizate în fotometrică, spectrometric, astrofizica, biologie, etc.

Masa și impulsul fotonului. lumina de presiune

1. Photon - un cuantum de lumină. Conform emisiei raze de lumină ipoteza lui Einstein, absorbția și propagarea luminii are loc în porțiuni discrete (cuante), numite fotoni (foto - lumină). Energia fotonică:

Einstein a primit formula privind masa și energia. Formula lui Einstein:

Pentru foton E = E0. Prin urmare. Prin urmare, masa fotonului:

Photon diferite de organismele macroscopice și a particulelor elementare prin aceea că acesta este un fascicul de particule elementare, care se mișcă în orice mediu de viteză Xia de lumină și nu se sprijină masa m 0 = 0 foton.

Restul de masă - o masă, care are o particulă când V = 0, deci odihnindu-fotoni nu există, ea există. Dacă lumina este oprit, înseamnă că energia luminoasă absorbită de materialul și lumea nu va. Masa trebuie să fie luate în considerare în masă câmp foton, acest lucru înseamnă că lumina are o greutate asociată cu un câmp elementar valuri CBE-optice. Photon are o energie, dar toată energia corespunde în greutate Ks (aceasta rezultă din).

Dacă prin electromagnetic de energie câmp E, atunci m trebuie înțeleasă de masa câmpului electromagnetic al undei de lumină, deci câmp ca substanța are energia și masa. Golf - una din formele de existență a materiei. Prezența câmpului energetic și de masă este dovada de semnificație a câmpului electromagnetic.

1. În plus față de energie și de masă, are un puls foton P. In relativitatea generală obținută relația dintre energia și impulsul:

unde c = 3 10 8 × m / s,

Din cele de mai sus rezultă că un foton ca oricare alte particule cu energie, impuls și masă. Aceste caracteristici fotonica caracteristice undei corpuscular asociate cu lumină - frecvență:

Manifestarea dualitatea undă-particulă de lumină și - lumina este o undă și o particulă.

dovezi experimentale ale pulsului foton este o presiune ușoară. Radiații incident de pe suprafața corpului, exercită o presiune pe ea. Vector numa 'conduce la mișcarea ordonată taxele elementare în substanță, și câmpul magnetic acționează asupra acestor taxe de la forța Lorentz. Această forță este îndreptată în direcția de propagare. Rezultanta acestor forțe este percepută ca presiunea exercitată asupra corpului prin radiație. Această explicație a undei de presiune din punctul de vedere. Din punctul de vedere al teoriei cuantice a presiunii luminii pe suprafața datorită faptului că fiecare foton în coliziune cu suprafața transferă impulsul ei.

Lăsați căderile de lumină pe suprafața normală. În cazul în care unitatea de timp (t = 1s) per unitate de suprafață (S = 1 m 2) din suprafața corpului definește N fotoni, atunci coeficientul de reflexie

lumina de la suprafață care p - N fotoni vor fi reflectate și (1 - ρ) N - absorbită. Fiecare foton absorbit de suprafață, acesta va da un impuls

și fiecare reflectat

ușoară presiune pe suprafața este egală cu impulsul care este transmis la suprafață cu 1 N fotoni:

în cazul în care - iradianță - energia incidentului fotoni pe unitatea de suprafața pe unitatea de timp, - densitatea de energie de volum.

Presiunea de lumină la incidență normală

lumina de presiune, în cazul în care lumina este incident la un unghi i.

Numărul de fotoni per unitate de volum (concentrația de fotoni)

Numărul de fotoni incidente pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață:

Un alt efect, care manifestă proprietăți corpusculare a luminii este efectul Compton (1923), care constă în schimbarea lungimii de undă a atomilor de lumină împrăștiate (parafină, grafit, bor) x-ray radiație.

Experimente Schema Compton: Razele X monocromatice generate de tubul de raze X trece prin deschidere A. D și un fascicul îngust îndreptată spre materialul împrăștierea luminii B. Raze împrăștiate la unghiul θ. Razele X sunt înregistrate de către receptor Pr. - spectrograf cu raze X, care măsoară lungimea de undă a împrăștiate raze X pe raze. Experimentele Compton au aratat ca lungime de undă X „a luminii împrăștiate mai mare decât lungime de undă X incidentului proaspăt, în care X diferența“ - λ depinde de unghiul de împrăștiere.

- Compton lungime de undă, determinată de masa substanței de testat.

Explicația dată de Compton efect pe baza ideilor cuantice despre natura luminii.

Atomii de lumină electronii sunt slab legați la nuclee, astfel încât electronii pot fi considerate libere. Apoi, efectul Compton - rezultatul ciocnirilor elastice de fotoni de raze X cu electroni liberi. Pentru o coliziune elastică legea conservării de conservare a energiei și a impulsului.

Legea conservării energiei pentru efectul Compton (energie a sistemului este egală cu energia de interacțiune a sistemului după reacția)

în cazul în care hv - energia fotonului incidente,

m 0 c - energia unui electron în repaus,

hν „- energia fotonului împrăștiată

hν + m 0 c - energie, înainte de interacțiune.

Legea conservării impulsului pentru efectul Compton:

- al impulsului fotonilor incidenti;

p „- puls de electroni recul;

- puls foton imprastiate.

particule relativiste de masă

Pătrat-l, și să ia în considerare faptul că

Comparând (3) și (4) obținem:

Înmulțiți de a obține și

dualitate undă-particulă de proprietăți de lumină

In aceste experimente, cum ar fi interferența, difracția, polarizarea, dispersia apar proprietăți de undă ale luminii, și sunt folosite pentru a descrie un caracteristici val de lumină: λ, ν. Efectele optice cuantice: termice-Radia chenie, efect fotoelectric, efect fotochimic luminii, presiune scazuta, efectul Compton, lumina se comportă ca o particulă și caracteristicile corpusculare utilizate pentru a descrie: impuls în masă. Dezvoltarea de sisteme optice, întregul set de fenomene optice au arătat că continuitatea caracteristicii câmpului electromagnetic al undei de lumină nu ar trebui să fie opus proprietăți caracteristice discrete de fotoni. Lumina are un complex de proprietăți de undă ale undei: are atât de particule și val proprietăți și cuantice - dualitate unda-particula (dualitate) proprietățile luminii.

corpusculare Comunicare și proprietăți de undă de lumină reflectată formulă pentru energie, impuls, fotoni de masă:

Proprietățile Wave joaca un rol in-legi prostraneniya fascicul de curse, interferență, difracție, polarizare, și o interacțiune fascicul corpusculare cu procesele de materie. Cele mai mari (X mai puțin vA), p inferior si E fotonii si cu atat mai greu este de a detecta proprietățile cuantice ale luminii (de exemplu, efectul fotoelectric are loc numai la hv> Avyx). Cele mai mici (X mai vA), cu atat mai greu este de a detecta proprietățile undelor de lumină. De exemplu, X razele X

10 -10 m difracta numai pe rețeaua cristalină a solidului.

Relația dintre proprietățile undelor de lumină și orpuskulyarnymi explicat prin metode statice.

Proprietățile Wave nu sunt unice pentru un set mare de fotoni, dar, de asemenea, fiecare foton în parte.