Вътрешен фотоефект 1

Вътрешен фотоелектричния ефект. фотоклетки

Вътрешният фотоелектричния ефект - преразпределение на електрон енергийни нива в диелектрици и полупроводници (но не в метали) под действието на светлината. Ако светлината HV инцидент на фотонна енергия надвишава ширината на забранената лента в изолатора или полупроводник, електрона, което е погълнала един фотон преходи от валентната зона на проводимата зона. В резултат на този преход, чифт носители: електрони в групата на проводимост и валентната зона - дупка. По този начин, в зона на проводимост се появяват таксата превозвачи, както и включването на това в един полупроводник верига или протече ток при прилагане на външно електрическо поле ще изтече ток, различна в зависимост от светлината.

Вътрешни резултати фотоефекта:

1. За да се промени плътността на носител в групата на проводимост (т.е., промяна в проводимостта);
2. Появата на снимка едн.

В използването на вътрешен фотоефект базирани фотоклетки - устройства, които превръщат светлинната енергия в електрическа енергия, или промяна на свойствата му под влияние на падащата светлина. Модифициране свойства работят ка вътрешния фотоелектричния ефект: Фоторезистор (FS), фотодиод (PD), фототранзистори (PT), фоторезисти, fotomikroskhemy. Опто - в един случай затворено източника на светлина и детектор на светлина - се използват за галванично разделяне вериги.

Устройства, които превръщат светлинната енергия в електрическа енергия, като се използва клапан фотоелектричния ефект (вид на вътрешния фотоелектричния ефект) - снимка електродвижеща сила в случай р - п преходен метал граница или полупроводници. Устройството за вентил за фотоелектричния ефект се използват в камери, слънчеви клетки, калкулатори, сателити, а в някои домове. Фотоволтаични клетки се използват също в фотометрично, спектрометричен в астрофизика, биология и т.н.

Масата и инерцията на фотона. лек натиск

1. Photon - квант светлина. Според емисии хипотеза светлинните лъчи на Айнщайн, абсорбция и светлина размножаване се случва в отделни порции (кванти), наречени фотони (снимка - светлина). Photon енергия:

Айнщайн получи формулата, свързана масата и енергията. формулата на Айнщайн:

За фотон Е = Е0. Ето защо. Следователно масата на фотона:

Photon различен от макроскопски органи и елементарна частица с това, че е елементарен лъч на частиците, което се движи във всяка среда Ся скоростта на светлината и не почива маса m 0 = 0 фотон.

Масата почивка - маса, която има частици, когато V = 0, като по този начин почивка фотони там не съществува, то съществува. Ако светлината е спряна, това означава, че светлинната енергия се абсорбира от материала и по света няма. Масата трябва да се счита поле фотон маса, това означава, че светлината има тегло свързано с елементарен поле CBE-оптичните вълни. Photon има енергия, но всички енергия съответства тегл Ks (това следва от).

Ако от електромагнитно поле енергия Е, тогава m трябва да се разбира от масата на електромагнитното поле на светлина вълна, като по този начин поле, тъй като веществото има енергията и масата. Голф - една от формите на съществуване на материята. Наличието на областта на енергията и масата е доказателство за същественост на електромагнитното поле.

1. В допълнение към енергия и маса, има фотон импулс P. В ОТО получава връзка между енергията и инерцията на:

където с = 3 х 10 8 м / сек,

От горното следва, че фотон и всякакви други частици с енергия, скорост и маса. Тези характеристики фотон еритроцитите вълна характеристика, свързана със светлина - честота:

Проявата на двойствеността на вълна-частица на светлината и - светлината е вълна и частица.

Експериментално доказателство на импулс фотон е лек натиск. Радиационна инцидент на повърхността на тялото, упражнява натиск върху него. Olny вектор води до нареди движение елементарни обвиненията във веществото, както и на магнитното поле действа върху тези такси от силата на Лоренц. Тази сила е насочена по посока на разпространение. Получената от тези сили се възприема като натискът, упражняван върху тялото от радиация. Това обяснение на налягане на вълна от гледна точка на. От гледна точка на квантовата теория на лек натиск върху повърхността се дължи на факта, че всеки фотон в сблъсъка с повърхността е прехвърлила своята инерция.

Нека светлината пада върху повърхността нормално. Ако времето за единица (т = 1s) на единица площ (S = 1 т2) телесна повърхност определя N фотони, тогава коефициентът на отражение

светлина от р повърхността - N фотони ще бъдат отразени и (1 - ρ) N - абсорбира. Всеки фотон абсорбира от повърхността, то ще даде тласък

и всеки отразен

Лек натиск върху повърхността е равна на импулс, който се предава на повърхността с 1 N фотони:

където - излъчване - енергията на инцидента с фотони на единицата площ за единица време, - обемна плътност на енергията.

лек натиск при нормална честота

лек натиск, ако светлината пада под ъгъл аз.

Броят на фотони на единица обем (концентрация на фотони)

Броят на фотоните инцидент за единица време на единица площ:

Друг ефект, който проявява корпускулярни свойства на светлина е ефектът на Compton (1923), който се състои в промяна на дължината на вълната на разсеяна светлина атоми (парафин, графит, борен) рентгенови лъчи.

Схема експерименти Compton: монохроматични рентгенови лъчи, генерирани от рентгенова тръба преминават през отвор A. D и тесен лъч отнася до разсейване на светлината материал Б. лъчи разпръснати при ъгъл θ. Рентгеновите лъчи се отразяват от получателя Pr. - рентгенов спектрограф, който измерва дължината на вълната на разпръснатите Рентгенови лъчи. Compton Експерименти са показали, че ламбда дължина на вълната "на разсеяна светлина по-голямо от ДълЖината на вълната на инцидента пресни, където ламбда разлика '- λ зависи от θ ъгъл разсейване.

- Compton дължина на вълната, определена от масата на изпитваното вещество.

Обяснението, дадено от Комптън ефект, базирано на квантовата идеи за природата на светлината.

електроните Леките атоми са слабо свързани към ядрата, така че електроните може да се разглежда като свободно. Тогава Комптън ефект - в резултат на сблъсъци на еластични рентгенови фотони с свободни електрони. За еластична сблъсък закона за запазване на енергията и опазване на инерция.

Законът за запазване на енергията за ефекта на Комптън (енергия на системата е равна на енергията на взаимодействието на системата след реакцията)

където ВН - енергията на фотона на инцидент,

m 0 ° С - енергията на електрон в покой,

hν "- енергията на фотона разсеяна,

hν + m 0 ° С - енергия преди взаимодействие.

Закон за запазване на инерцията за ефекта на Комптън:

- на пулса на инцидент фотон;

р '- откат електронен импулс;

- разсеяна фотон пулс.

Масови относителни частици

Square него, и да вземе предвид, че

Сравняване (3) и (4) получаваме:

Умножете по и да получите

Wave частица двойствеността на леки имоти

В тези експерименти, като смущения, дифракция, поляризация, дисперсия настъпи вълната свойства на светлина, и се използват за описание на светлинна вълна характеристики: λ, ν. Ефектите на квантовата оптика: топлинна Radia-chenie, фотоелектричния ефект, фотохимично ефект на светлина, светлина налягане, ефектът Compton, светлината се държи като частиците и корпускулярни характеристики използва за описание: маса тласък. Развитие на оптика, целия набор от оптични явления показаха, че непрекъснатостта на характеристиката на електромагнитното поле на светлината вълна не трябва да се противопоставя дискретни свойства, характерни за фотони. Светлината има сложна вълна вълна свойства: има и частица и вълна свойства и квантовата - дуалността вълна-частиците (дуалността) свойства на светлина.

Съобщение корпускулярни и вълнови свойства на светлината, отразена формула за енергия, скорост, маса фотон:

Wave свойства играят роля в подзаконовите нормативни актове prostraneniya състезания греда, интерференция, дифракция, поляризация и еритроцитите взаимодействие лъч с процесите на въпроса. По-големите ДълЖината (по-малко), ню долната Р и Е фотона и толкова по-трудно е да се открият квантовите свойства на светлина (например, фотоелектричния ефект се появява само при HV> Avyx). По-малките ДълЖината (повече ню), толкова по-трудно е да се открият на вълната свойства на светлина. Например, рентгенови лъчи Л

10 -10 m пречупват само на кристалната решетка на твърдото вещество.

Връзката между свойствата на вълната на светлината и orpuskulyarnymi обясни със статични методи.

Wave свойства не са уникални за голям набор от фотони, но и всеки отделен фотон.