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醫護IP可視對講系統廠家 光輻射電效應

2023-10-21 10:38

      光輻射電效應是將光輻射信號轉換成電信號的效應,分光電效應與熱電效應兩大類:光電效應是光照射到物體上使物體發射電子、或導電率發生變化、或產生光電動勢等的一種效應;熱電效應是物體吸收光輻射引起溫升而使物體電阻值變化、或產生溫差電動勢、或釋放電荷等的一種效應。下面分別討論。

 光電效應

光電效應可歸納為兩大類。

     (1)物質受到光照后向外發射電子的現象稱為外光電效應(或光電發射效應),這種效應多發生于金屬和金屬氧化物。

     (2)物質受到光照后所產生的光電子只在物質內部運動,而不會逸出物質外部的現象稱為內光電效應,這種效應多發生于半導體內,它又可以分為光電導效應和光生伏特效應。

1.光電發射效應

       當被激發的電子能逸出光敏物質的表面而在外電場作用下形成光電子流,這就是外光電效應,也稱為光電發射效應。在光電器件中,光電管、光電倍增管和某些特種光電器件,都是建立在外光電效應基礎上的。外光電效應主要的基本定律和性質如下。

     (1)斯托列托夫(Ctojietob)定律(光電發射第一定律)。當入射光線的頻譜成分不變(同一波長的單色光或者相同頻譜成分的光線)時,光電陰極的飽和光電發射電流Ik與被陰極所吸收的光通量Φk成正比。即

Ik=SkΦk                     (1-50)

式中,Sk是表征光電發射靈敏度的系數,即后面器件中稱的光電陰極的靈敏度。這個關系非常重要,因為它是用光電探測器件進行光度測量、光電轉換的一個最重要的依據。

     (2)愛因斯坦(Einstein)定律(光電發射第二定律)。發射出光電子的最大動能隨入射光頻率的增高而線性地增大,而與入射光的光強無關,即光電子發射的能量關系符合愛因斯坦公式。,

式中,h為普朗克常數;V為入射光的頻率;me為光電子的質量;υ表示出射光電子的速度:μo為光電陰極的逸出功。

       根據愛因斯坦提出的假說,每個電子的逸出都是由于吸收了一個光量子能量的結果。而且一個光子的全部能量如都由輻射能轉變成光電子的能量。因此,光愈強,也就是作用于陰極表面的量子數愈多,這樣就會有較多的電子從陰極表面逸出。同時,入射光線的頻率愈高,也就是說每個光子的能量愈大,陰極材料中處于最高能級的電子在取得這個能量,并克服位壘作用逸出界面之后,其具有的動能也較大。

    (3)光電發射的紅限。在入射光線頻譜范圍內,光電陰極存在著臨界波長。當光波波長等于這個臨界波長時,光電子剛剛能從陰極逸出。這個波長通常稱為光電發射的“紅限”,也稱為光電發射的閾波長(光電陰極的長波閾馬)。顯然,在紅限處光電子的初速(即動能)應該為零。因此hv=<p0,臨界頻率vo=例曲,所以臨界波長為

      最短波長的可見光(380nm)在表面逸岀功(也稱為功函數)不超過3.2eV的陰極材料中產生光電發射。而最長波長的可見光(780nm)則只有在功函數低于1.6eV的陰極材料中才會產生光電發射。 

     (4)光電發射的瞬時性。這是光電發射的一個重要特性,實驗證明,光電發射的延遲時間不超過3x10¯¹³s的數量級。因此,實際上可以認為光電發射是無慣性的,這就決定了外光電效應器件具有很高的頻率響應。

       以上的結論嚴格說來是在溫度為絕對零度時才是正確的。因為隨著溫度的增加,陰極材料內電子的能量亦將提高,而有可能在原來的紅限以下即已逸岀表面。但是,在實際上由于溫度提高時這種具有很大能量的電子數目為數很少。在高溫場合實際測量光電發射時,因受儀器靈敏度的限制,愛因斯坦定律和紅限的結論,對大多數金屬來說仍是正確的。

       最早的時候,認為光電發射效應只發生在陰極材料的表面,即陰極表面的單原子層或者離表面數十納米的距離內。但在后來發現了靈敏度很高的陰極材料后,認為光電發射不僅發生在物體的表面層,而且還深入到陰極材料的深層,通常稱為光電發射的體積效應。而前者則稱為光電發射的表面效應。

2.光電導效應
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