Основные фотометрические характеристики.

1. Сила света

2. Световой поток

3. Телесный угол – часть пространства, ограниченный конической поверхности

4. Освещенность

5. Яркость

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается двойственность природы света?

2. Сформулировать основные законы геометрической оптики.

3. В чем заключается явление дифракции?

4. В чем заключается явление интерференции?

5. Какой свет называется поляризованным?

6. Что называется дисперсией света?

7. Назвать основные фотометрические характеристики.

Список литературы Основная

1. Грабовский Р.И. Курс физики. 6-е изд. – СПБ. : Издательство «Лань», 2002.- 608 с - / Учебники для вузов. Специальная литература. Формирование научных понятий в условиях глобализации образования (монография). Монография. Саратов: Изд-во ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2004. 232 с.

2. Пронин В.П. – краткий курс физики. Саратов. СГАУ. 2007 г., 200с.

Дополнительная

1. Рогачев Н.М. Курс физики. Учебное пособие// С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010г.- 448с. 1000 экз.

2. Пронин В.П. Практикум по физике : уч. пособия / В.П. Пронин.- 2-е изд. Пронин В.П. – краткий курс физики. Саратов. СГАУ. 2007 г., 200с.

Лекция 16 квантовая оптика

1.1.Фотоэффект и законы внешнего фотоэффекта

Фотоэффект – явление, выбивания электронов с поверхности вещества под действием света. Бывает внешний (характерен для металлов, электроны под действием света, освобождаясь, покидают поверхность вещества); внутренний (характерен для полупроводников, электроны, освободясь от связи с атомами под действием света не покидают поверхность полупроводника, а становятся свободными, оставаясь внутри вещества).

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Уравнение Планка для энергии фотона:

h – постоянная планка =

- частота

Законы внешнего фотоэффекта.

1. Фототок насыщения пропорционален интенсивности падающего излучения.

2. Скорость выбитых электронов не зависит от интенсивности падающего излучения, а определяется только его частотой.

3. Фотоэффект начинается только с определенной частоты падающего излучения, называемой красной границей фотоэффекта. Это минимальная частота падающего излучения, при которой начинается фотоэффект.

1.2.Люминесценция

Люминесценция(холодное свечение) – свечение тел при низкой температуре, так что в тепловом излучении отсутствует излучение в видимом диапазоне. Оно наблюдается после возбуждения атомов и молекул вещества. По продолжительности послесвечения (после прекращения действия внешнего возбуждения) от 10^-9с до нескольких суток. Люминесценция подразделяется на флюоресценцию (кратковременное послесвечение) и фосфоресценцию (длительное), хотя резкой границы между ними нет.

Свечение при люминесценции не прекращается одновременно с вызвавшей его причиной. В зависимости от способа возбуждения различают фото-люминесценцию, рентгено-, радио-, котодо-, электро-, хемилюминесценцию.

Спектры люминесцентного излучения и их максимумы сдвинуты в сторону более длинных волн относительно спектра возбуждающего излучения (правило Стокса).

В соответствии с квантовой теорией излучения, поглотив квант энергии hυ₀, атом переходит в возбужденное состояние и теряет при этом часть полученной энергии. Оставшаяся энергия излучается в виде квантаhυ

.

То есть частота люминесцентного излучения меньше частоты поглощения. Вещества, обладающие ярко выраженной способностью люминесцировать называются люминофорами. Степень преобразования поглощенной энергии ε₀в энергию люминесценции ε характеризуется энергетическим выходом η=ε/ε₀.

Согласно закону С.И. Вавилова

Квантовый выход возрастает пропорционально длине волны возбуждающего излучения, а затем, достигнут максимума (насыщения), резко уменьшается.

Люминесценция широко используется в технике – люминесцентные лампы, электронно-лучевые трубки, люминесцентный анализ и другие применения. Люминесцентный анализ применяется также в медицине и ветеринарии. Значительная часть органических соединений (кислоты, жиры, красители) при облучении ультрафиолетом люминесцируют. Изучение люминесцентного излучения позволяет анализировать состояние пищевых продуктов, фармакологических веществ, волокон растительного и животного происхождения. Он применяется также при диагностике кожных заболеваний. Наблюдается также сверхслабое свечение биологических объектов – метаболическая люминесценция, характерная для живых организмов.

При люминесценции атомы из возбужденного состояния в устойчивое переходят спонтанно (самопроизвольно), однако эти переходы могут быть инициированы за счет какого либо внешнего воздействия.

Вследствие вспышки импульсной лампы атомы переводятся в возбужденное состояние.

Если один из атомов испускает фотон, летящий вдоль оси рабочего вещества (кристалла, газа, полупроводника), то он инициирует излучение других атомов и образуется лавина фотонов. Так как волны, соответствующие этим фотонам совпадают по фазе, то амплитуда излучения непрерывно возрастает. Многократно отражаясь от плоскопараллельных зеркал (правое полупрозрачное), свет усиливается и выходит наружу в виде монохроматического когерентного излучения. Трехуровневая схема генерирования излучения в лазере имеет вид.

Фотоны, летящие под углом к оси лазера «выходят из обращения» и не участвуют в формировании

По длительности свечения люминесценция делится на фосеро- и флюоресценцию.