Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Взаимодействие света с веществом

Введение | Свойства света и его параметры | Оптоэлектронные приборы и устройства | Монохроматичность, когерентность и поляризация света | Распространение света | Пассивные оптические элементы | Дисперсия света | Дифракция света | Интерференция света и интерферометры | Двухлучевые интерферометры |


Читайте также:
  1. A) Разложение белого света на призме
  2. Абсолютные показатели преломления алмаза и стекла соответственно равны 2,4 и 1,5. Каково отношение скоростей распростанения света в этих веществах?0,6
  3. Адхья дает Вишну даршан света.
  4. Азан Билала или увеличение белизны (на горизонте),пока не станет светать».
  5. В коме вокруг света.
  6. ВЕЛИКАЯ ДЕРЖАВА РАСЫ СВЕТА ЧИСТОГО
  7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Изучение взаимодействия света с различными веществами выявило квантовый характер этих явлений. Как было отмечено ранее, оптическое излучение обладает свойствами частицы-фотона и волны, т.е. имеет место так называемый корпускулярно-волновой дуализм. С другой стороны установлен квантовый характер поведения электронов в атоме. Он заключается в том, что электроны в атоме или молекуле могут занимать только дискретные энергетические уровни, разделенные запрещенными зонами. Переход с одного энергетического уровня на другой сопровождается поглощением или выделением кванта энергии-фотона. Особенно четко квантовые явления проявляют себя в полупроводниковых оптоэлектронных устройствах.

При изучении взаимодействия света с веществом на микроскопическом уровне, Эйнштейн, вывел уравнение фотоэффекта, в котором впервые использовал понятие фотона как кванта света. Последующие исследования полупроводников привели к разработке зонной теории. На рис.2.6 приведены схемы энергетических зон и переходов электронов в полупроводниках разных типов. В чистых монокристаллических полупроводниках Si и Ge валентная зона и зона проводимости разделены довольно широкой запрещенной зоной (рис.2.6). Для того чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости, необходимо сообщить ему довольно большую энергию Δ Е = Е 1× Е 0.

При возбуждении атома, т.е. при переводе электрона в зону проводимости, в кристаллической решетке появляется положительно заряженный ион («дырка»). Таким образом, электронно-дырочная пара носителей заряда появляется, если полупроводник осветить светом с энергией фотонов Δ Е. Если к обкладкам полупроводника приложить напряжение, то при освещении светом возникнет ток. На этом принципе основана работа фоторезисторов.

У легированных полупроводников энергетические валентная зона и зона проводимости смещаются так, что запрещенная зона уменьшается. Следовательно, электронно-дырочная пара носителей заряда появляется, если легированный полупроводник осветить светом с меньшей энергией фотонов Δ Е. Еще меньше требуется энергии при освещении р-п -перехода.

Рис. 2.6. Схематическое изображение энергетических зон в полупроводниках (а - полупроводник с собственной проводимостью, б – полупроводник п -типа, в – полупроводник р -типа)

 

Согласно положениям квантовой механики электроны могут находиться только в разрешенных зонах. Обычно у полупроводников они находятся в нижней (валентной) зоне в устойчивом состоянии с малой энергией. Для перевода на более высокий уровень требуется затрата энергии на преодоление запрещенной зоны. На верхнем уровне электроны долго не задерживаются и переходят на нижний с излучением света.

У некоторых полупроводников имеются метастабильные энергетические уровни, на которых электроны задерживаются и создается инверсная населенность. Возникает, так называемая, активная среда, в которой свет с длиной волны, соответствующей энергии перехода электрона на нижний уровень, будет не ослабляться, а усиливаться. Помещая активную среду между зеркальными стенками резонатора, на выходе резонатора можно получить многократное усиленное излучения, называемое лазерным.


Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 158 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Излучения в световодах| Классификация оптоэлектронных приборов и устройств

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)