Ключевые слова

Толкование

Выписки из текста

Применение
(приборы)

Внешний фотоэффект

В соответствии с ним сила тока, создаваемая выбитыми из металла электронами, пропорциональна интенсивности падающего излучения

Это позволило создать прибор вакуумный фотоэлемент, преобразующий оптический сигнал (изменяющийся во времени свет) в электрический сигнал (изменяющийся во времени ток)

Фотоэлементы используются в качестве датчиков в самых разнообразных устройствах. Примерами могут служить турникеты в метро; киноустановки; передающие телевизионные трубки

Внутренний фотоэффект

При внутреннем фотоэффекте поглотивший квант света электрон не вылетает из полупроводника, а лишь переходит в состояние с большей энергией и может, двигаясь по кристаллу, участвовать в создании электрического тока

На опыте это проявляется в уменьшении сопротивления полупроводника при освещении его светом

Соответствующие приборы, называемые фотосопротивлениями, успешно работают в качестве датчиков, так же как и фотоэлементы, однако имеют существенно меньшие габариты

Солнечные фотопреобразователи

Еще более интересные открытия были сделаны, когда стали исследовать явления, происходящие на границах между различными полупроводниками, полупроводниками и металлами, полупроводниками и диэлектриками

Были сконструированы приборы, вырабатывающие электрический ток под воздействием света, — солнечные фотопреобразователи.
В других приборах под воздействием света в течение некоторого времени накапливается электрический заряд, который затем считывается и преобразуется в электрический сигнал. Это фоточувствительные приборы с зарядовой связью

Эти приборы, например, успешно работают в солнечных батареях космических станций.
Совокупность из таких приборов на одном кристалле (до одного миллиона элементов) образует ПЗС-матрицу, которая работает в настоящее время в цифровых фотоаппаратах, видеокамерах (в том числе и в мобильных телефонах), сканерах

Усилитель и генератор

Под усилителем подразумевают устройство, усиливающее поступающий на него электрический сигнал. Генератор в радиотехнике и электронике — устройство, производящее периодический электрический сигнал с заданными свойствами

Усилители работают во всех электронных и радиотехнических устройствах

Оптические квантовые усилители и генераторы

Аналогичны радиотехническим, но усиливают и генерируют световой сигнал, т. е. электромагнитную волну в видимом диапазоне спектра

Более известный термин для оптических квантовых генераторов — лазер.
Слово «лазер» происходит от английской аббревиатуры laser —  light amplification by stimulated emission of radiation, что можно перевести как усиление света посредством вынужденного излучения

Вынужденное излучение

Излучение атома под воздействием падающего на него кванта света

Процесс вынужденного излучения, как и процесс поглощения света, имеет резонансный характер, т. е. происходит, когда частота вынуждающего кванта связана с разностью энергий в атоме соотношением hn = DE

Квантовые оптические усилители света — приборы, работающие на основе вынужденного излучения и создания инверсной населенности атомов

Спонтанное излучение

Если атом находится на высоком уровне энергии, он может самопроизвольно, без внешнего воздействия (спонтанно), перейти на низкий уровень. Излучение кванта света при таком процессе называется спонтанным излучением

Спонтанное излучение является «зародышем», из которого при дальнейшем усилении света возникает мощное лазерное излучение

Населенность

Величина n характеризует заданный энергетический уровень и называется населенностьюданного уровня энергии

Поглощаемая мощность, как и мощность вынужденного излучения, пропорциональна интенсивности света, падающего на атом. При рассмотрении процессов излучения и поглощения достаточно рассмотреть всего два уровня энергии в атоме (n₁ и n₂). «Одинокий» атом переходит на низший уровень. Перевести его в состояние с большей энергией можно несколькими способами:
1. Столкнуть с другими атомами
2. Ударить электроном
3. Осветить
Если имеют место только столкновения (см. п. 1) и вещество находится в состоянии термодинамического равновесия, то в этом случае всегда n₁ > n₂ (нормальная населенность). Способы 2 и 3 могут нарушать термодинамическое равновесие и создавать инверсную населенность, при которой n₁ < n₂

Накачка

Процесс создания инверсной населенности называют накачкой

Если газ находится в состоянии термодинамического равновесия, доминировать будут процессы поглощения, при этом свет ослабевает. Если же газ находится в состоянии инверсной населенности, то доминировать будут процессы вынужденного излучения, свет будет усиливаться