1 / 18

Kvantoptika Fotoefekt

Kvantoptika Fotoefekt. metall. vaakum. mv 2 /2. Metall: Vabad elektronid on potentsiaaliaugus. ( H. Hertz, R. A. Millikan, A. Einstein). Valgus on laine. A on väljumistöö s.o . energia , mis tuleb elektronile anda tema viimiseks vaakumi. A.

zoltin
Télécharger la présentation

Kvantoptika Fotoefekt

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kvantoptika Fotoefekt metall vaakum mv2/2 • Metall: • Vabadelektronid on potentsiaaliaugus. ( H. Hertz, R. A. Millikan, A. Einstein) Valgus on laine A on väljumistöös.o. energia, mistulebelektronileandatemaviimiseksvaakumi. A • Energiatmõõdetakseelektrovoltides: • 1 eV = 1,6 10-19J Lainemudel. Fotoefekteisõltuvalguselainepikkusest Elektronikin. energiapeabolemavõrdelinevalguseintensiivsusega Fotoefekt on inertne

  2. i i l > lmax U U0 U0 n0 =c/lmax n U n0 U – anoodi potentsiaal katoodi suhtes I2 > I1 K A 2 1 Voolu tekitavad vaid need elektronid, mille kin. energia Eksperiment: Maks. kin. energiaeisõltuvalguseintensiivsusest Fotoefekteksisteeribvaidlp-stlühematellainepikkustel Fotoefekt on silmapilkne l < lmax Valgustkiiratakse (janeelatakse) kvantide (footonite) kaupa h = 6,6210-34Js E=hn= A+ mv2/2 lmax = hc/A

  3. Fotoefekti kasutamine Footon Dinoodid Fotokatood Anood Elektron • Fotokordisti võib lugeda üksikuid footoneid • Fotokordisti võimendus võib olla kuni 108 • Fotokordistite ajaline lahutus 10-12 s. • Fotokordistid töötavad laias lainepikkuste vahemikus (120-1700 nm) A Pingejagur Pingeallikas Tööpõhimõte: fotoefekt + elektronide sekundaaremissioon Pooljuhtmaterjalidest fotokatoodid

  4. Kiirguse teke Energeetiline esitus: E E3 E3 E2 E2 E1 E1 Aatom Ruumis: Üleminekud ühelt energianivoolt teisele võivad olla kiirguslikud

  5. Kiirgumise mehhanism E2, N2 E1, N1 Klassika: Dipool kiirgab sumbuva laine Seisundite eluead: 2   & 1 - ∞ Heisenbergi määramatuse seos Sellele vastava spektri laius Kvantoptika annab sama tulemuse

  6. Kiirgumine ja neeldumine: „kahenivooline“ aatom E2, N2 E2, N2 E2, N2 E1, N1 E1, N1 E1, N1 Nf Nf Aja dt jooksul väheneb seisundi 2 hõive vabakiirguse (spontaanse kiirguse ) tõttu 1 Footonite levikusuunad on suvalised Aatomid on kiirgusväljas r(n) = Nfhn(Jm-3); 2 Aja dt jooksul väheneb seisundi 2 hõive sundkiirguse (stimuleeritud kiirguse ) tõttu Footonid on identsed 3 Aja dt jooksul kasvab seisundi 2 hõive neeldumise tõttu

  7. Kiirgustihedus r(n) termodünaamilise tasakaalu puhul Detailse tasakaalu printsiip: otseste ja pöördprotsesside kiirused on võrdsed: Boltzmanni jaotus Termodünaamiline tasakaal Ni exp(-Ei/kT) Musta keha kiirgavus (Plancki valem) vt. Radiomeetria

  8. A2 Mittetasakaalulinekiirgus: NU U Tavaliselt: kuna A1 Pumpamine (ergastamine) siis on tegemist peamiselt spontaansekiirgusega Tinglik järelhelenduse klassifikatsioon: A2 >>A1 Järelhelenduse kustutamine: A1 väike  kustumine aeglane  luminestsents A1 suur  kustuminekiire  fluorestsents Pumpamise tulemusena tekitatakse seisundis U hõive NU.

  9. Hajumine + neeldumine + pumpamine + ?? Mis toimub? Pooljuhid: p-n siire  LED (lightemittingdiode) SILM Voolu suund „Valge“ LED: GaN LED (465 nm) + Ce3+:YAGfosfoor, (500–700 nm) aukjuhtivus elektronjuhtivus

  10. Neeldumine ja võimendus I0 I I I dz z 2 1 dI = -a Idz dW Spontaanse kiirguse osatähtsus on väike:dW/4p

  11. Termodünaamilinetasakaal: Boltzmannijaotus Mittetasakaalulinekeskkond pöördhõive Termodünaamilise tasakaalu puhul on alumises energeetilises seisundis alati rohkem aatomeid kui ülemises VõimendusdI(n) > 0 Neeldumine: dI(n) < 0

  12. Laser: LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation N2 > N1 Võimendus: I = I0exp(+az) E4 E1 N Generaator = võimendus + positiivnetagasiside Võimsusvõimendi Võimendus K=P2/P1 P2 P1 Generatsioon Kb = 1 b Positiivne tagasiside

  13. Laser E2, N2 E1, N1 R1= 1 R2< 1 Pöördhõive I = I0exp(az) z d 0 P Kui I, siis (N2-N1)  st võimendus küllastub sp st I(z) z  generatsioon

  14. R1= 1 R2< 1 Peeglite vahel tekivad seisulained, võimalikud moodid: moodidevaheline kaugus z d Cd643.8 0 2. Generatsioon on võimalik vaid nende moodide puhul, mis on spektrijoone laiuses 1GHz 3. Peeglite vahel tekkiva mitmekiirelise interferentsi maksimumide laius on määratud peegelduskoefitsiendiga no-n 4. Moodi laius on 105 ja rohkem kordi väiksem kui spektrijoone oma  koherentsuse teepikkus on suur

  15. Footon & elektromagnetlaine s-1 1. Valgus on laine: 2. Kiirgumine ja neeldumine toimub diskreetselt - footonite kaupa. He/Ne laser, 3 mW, l = 633 nm

  16. The world is not a clock, it is a game, a game of chance and choice: 3000; 100; 70000. 20000; Footonikäitumine on tõenäosuslik, E02 annabtõenäosuse, et footonsatubekraanilantudkohta. N =

  17. James Clark Maxwell Heinrich Hertz Albert Einstein Max Karl Ernst Ludwig Planck Nobeli preemia 1921: for his services to Theoretical Physics and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect Nobeli preemia 1918: in recognition of the services he rendered to the advancement of Physics by his discovery of energy quanta

More Related