 |
|
Процесс поглощения и спонтанного излучения в твёрдом теле.
Місце оптичного діапазону в загальній шкалі електромагнітних коливань
Еффекты воздействия опт, рентген и СВЧ на твердое тело. Становление оптоэлектроники как науки
Если на твердое тело, находящееся в магнитном поле, падает излучение СВЧ-диапазона, то это излучение сильно поглощается. Данное явление называется циклотронным резонансом; оно позволяет измерить эффективную массу электрона. Такие измерения дали много ценной информации об электронных свойствах полупроводников, металлов и металлоидов.
В 1897 г. было замечено, что под воздействием рентгеновских лучей, падающих на вещество - неважно, на твердое тело, жидкость или газ, - возникает вторичное излучение
Оптоэлектроника - область науки исследующая взаимодействия оптического излучения с веществом для передачи переработки и приёма инфы.
2в до н.э – Полибиус
1876 – Белл – телефон
1880 – Белл – фотофон
1954-55 – МАЗЕР
1960 ЛАЗЕР
1961 – ВОЛС
1969 – статья Миллера, появление оптоэлектроники
3. Блок схема ОЛС и ее характеристика
4. Виды излучений, их характеристики.
Виды излучений:
1) Равновесное (температурное)
2) Неравновесное:
- отражения (отражение света от предмета)
- рассеивания (атмосфера)
- тормозное (частный случай излуч. Вавилова-Черенкова)
- люминисценция (излучение с периодом послесвечения существенно превышающим период световых колебаний)
Характеристики излучений:
1) Интенсивность (количество фотонов на отрезок длин волн)
2) Спектральный состав (в какой частоте излучает)
3) Поляризация (изменение векторов E и H во времени и пространстве)
4) Когерентность (постоянство фазы излучения)
5) Длительность послесвечения
Процесс поглощения и спонтанного излучения в твёрдом теле.
(Нарисовать спонтанное и вынужденное излучение) Вынужденное – лазер, спонтанное – светодиод.
1) Поглощение:
Uν – спектральная плотность энергии (число квантов на интервал частот)
B12Uν – вероятность перехода электронов в возбуждённое состояние, тогда число электронов, перешедших снизу вверх: dN12=UνB12N1
2) Спонтанное излучение:
A12 – вероятность спонтанного перехода, количество носителей заряда, спонтанно перешедших:
dN’21=A21N2
За время dt число носителей заряда на 2-ом уровне уменьшится:
-dN2=A21N2dt => dN2/N2=-A21dt => N2=Ce-A21t
Приt=0 N2=N20 => C=N20 => N2=N20e-A21t
В результате спонтанных переходов населённость верхних уровней уменьшается по exp закону. Если в результате перехода излучается квант света, тогда интенсивность:
6. Люминисценция, её виды, люминисценция в твёрдом теле.
Люминесценция – это неравновесное излучение, избыточное над тепловым, с периодом послесвечения значительно превышающим период световых колебаний.
Если если время послесвечения ≤ 10-8 то этот вид люминисценции называется флюоресценцией, а если > то – фосфорисценцией.
В зависимости от вида возбуждения люминесценция бывает:
Фотолюминисценция – в результате воздействия на образец света;
Катодолюминесценция – свечение, возникающее при бомбардировке образца электронами (с помощью электронной пушки);
Рентгенолюминесценция – при возбуждении вещества рентгеновским излучением;
Радиолюминесценция – при возбуждении вещества g-излучением;
Электролюминесценция – под действием электрического поля;
Триболюминесценция – или в результате механического воздействия на вещество;
Химио и биолюминесценция – также при химических и биологических процессах.
У твердых тел различают три вида люминесценции: мономолекулярную, метастабильную и рекомбинационную.
1. Мономолекулярная люминесценция – акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы. (нарисовать рисунок, стоксовский сдвиг)
2. Метастабильная люминесценция – акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы, но с участием метастабильного состояния. (нарисовать энергетическую диаграмму с метастабильным или донорным уровнем)
3. Рекомбинационная люминесценция – акты возбуждения и испускания света происходят в разных местах. (нарисовать экситонное, биэкситонное, краевое, Ламбе-Клика, Шона-Клазенса, Вильямса-Пренера)