当前课程知识点:大学物理——近代物理 > 第三周 > 第10讲 光电效应 爱因斯坦光量子理论 > 第10讲6 光电效应的应用
大家好
随着对光电现象
研究的深入
光电效应概念的内涵
已经发生了很大的变化
物理学家
把光照射到某些物质上
从而引起
物质的电性质发生变化的
这一类光致电变的现象
统称为光电效应
而把二十世纪初前后
研究的光
照射到金属表面
产生逸出表面的
光电子的现象
称为
以与
相区别
半导体等材料的内光电效应
较为明显
当光
照射到某些半导体等材料上时
将被吸收
虽然半导体有时
不向外发射光电子
但在半导体内部
激发导电的载流子
从而使得材料的电导率
显著增加
这就是所谓的
或者
由于这些载流子的运动
所造成的电荷积累
使得材料两面
产生一定的电势差
这就是所谓的
这些现象
统称为
基于外光电效应原理工作的
光电器件有
光电管
和光电倍增管
是灵敏度极高
响应速度极快的
光电探测器
感光的材料
主要是金属铯的氧化物
其中
掺杂了其它一些
活性金属
用这些材料
制成的光电阴极射线管
在光线的照射下
能够发射光电子
它经栅级加速放大后
去冲击阳极
最终形成了电流
一般可测量
波长
在200至1200纳米的极弱微光
这是光电倍增管
它可以用来检测
微弱的信号
这个35毫米变焦距照相机里
装有光电倍增管
这就是用它在夜间
拍摄的照片
而内光电效应
目前的应用更为广泛
如
太阳能电池
和各种以光敏元件
为基础的
光电探测器
都是基于内光电效应
研制开发出来的器件
太阳能电池
是通过光电效应
或者是光化学效应
直接把光能转化成
电能的装置
由于
光生伏特效应
而将太阳光能
直接转换为电能的器件
是一个半导体光电二极管
当太阳光
照到光电二极管上时
光电二极管就会把
太阳的光能变成电能
产生电流
当许多个电池串联或并联起来
就可以成为
有比较大的输出功率的
太阳能电池方阵了
太阳能电池
是一种大有前途的
新型电源
具有永久性
清洁性
和灵活性
三大优点
太阳能电池
寿命长
只要有太阳存在
太阳能电池就可以
一次投资而长期使用
与火力发电
核能发电相比
太阳能电池不会引起
环境污染
太阳能电池可以
大中小并举
大到百万千瓦的中型电站
小到只供一户用的
太阳能电池组
这是其它电源无法比拟的
利用光电效应
制成的光电器件
在生产
科研
和国防中
已得到广泛的应用
例如
在有声电影电视
和无线电传真技术中
都利用光电管
或光电池
把光信号转换为电信号
这些应用
大部分利用光电流
与光强之间的依赖关系
图为
放映电影时
应用光电转换
来实现声音重放的一个装置
拍摄电影时的配音
是把声音信号
转换为光信号
用明暗不同的条纹
记录在胶片边缘的声轨上
在放映电影时
光源发出的光
通过移动的声轨后
发生了强弱的变化
并被光电管所接收
光电管把强弱变化的光
相应的转变为
强弱变化的电流
经放大器放大后
由扬声器发出声音
在光度测量
和放射性测量时
也常用光电管
或光电池
把光变为电流
并放大后进行测量
利用光电管
可以把光信号转变成电信号
实现光电转换
利用光电管
可以把电影胶片上的信号
转变成电信号
通过扬声器而发出声音
电视摄像机
是利用光电效应
把光的图像转换成
电信号
录在磁带上
实现电视录像
光计数器
光电跟踪和光电保护等
多种装置
在生产自动化方面
应用更为广泛
很多装置
比如车库门开启器
防盗自动警铃
以及烟尘探测器
通常都是使用一束光
和一个光电管
作为开关
当光束被遮挡
通过光电管的电流就会中断
假如一个孩子
正在关闭的车库门下走动
就会遮挡住光束
当电流中断时
开关就会停止
车库门的运动
在某些烟雾报警器中
空气中的烟尘粒子
会使到达光电管的光强
减弱
当电流降低到某一水平
警报就会激活
至今
光电效应还在不断
开辟新的应用领域
具有广阔的应用前景
包括空间科学
生命科学
再举一个贴近我们生活的例子
数码相机
或者数码摄像机
最关键的是CCD
摄像阵列
大家买数码相机的时候
一般都要问有多少像素
如四百万像素是指
有四百万个最基本的
光电探测单元
研究天文
宇宙的起源
不管用什么样的天文望远镜
最后都有摄像的基本单元
都是要利用所谓的光电效应
现在都讲数字地球
这是全球定位系统
对海洋资源
陆地资源等等的定位
在空间要对地球进行定位
最基本的
必须要有一个
非常灵敏的光电探测器
光电效应的现代应用
实在太多了
-第1讲 狭义相对论的基本原理
-第1讲 狭义相对论的基本原理——小测验
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-第2讲 洛 仑 兹 变 换——小测验
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-第3讲 相对论的时空效应(一)——小测验
-第4讲 相对论的时空效应(二)
-第4讲 相对论的时空效应(二)——小测验
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--第5讲2 因果律
-第5讲 相对论的时空效应(三)——小测验
-第6讲 洛仑兹变换再讨论
-第6讲 洛仑兹变换再讨论——小测验
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-第7讲 相对论速度变换及相对论动力学基础——小测验
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-第8讲 相对论动力学基础及广义相对论简介——小测验
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--第9讲2热辐射
--第9讲3黑体辐射
-第9讲 黑体辐射 普朗克能量子假设——小测验
-第10讲 光电效应 爱因斯坦光量子理论
-第10讲 光电效应 爱因斯坦光量子理论——小测验
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-第11讲 康普顿效应及其光量子理论解释——小测验
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-第12讲 氢原子光谱 玻尔原子理论——小测验
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-第13讲 粒子的波动性——小测验
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-第16讲 薛定谔方程——小测验
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-第17讲 一维无限深方势阱中的粒子——小测验
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--第20讲3 例题
-第20讲 氢原子——小测验
-第21讲 电子自旋
-第21讲 电子自旋——小测验
-WEEK5 作业
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-第22讲 电子在原子核外的排布——小测验
-第23讲 激光
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-第24讲 金属中的自由电子——小测验
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-第25讲 固体能带理论——小测验
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--第26讲3 例题
-第26讲 半导体——小测验
-WEEK6 作业






