- •С.А.Лубинский
- •630091 Г. Новосибирск, Красный Проспект 52
- •Введение
- •Механические колебания и волны.
- •2) Гармонический спектр
- •3) Вынужденные колебания. Резонанс.
- •4)Механические волны
- •1.Интенсивность (I) (Вт/м2)
- •2. Скорость звука
- •5. Закон Вебера – Фехнера
- •6. Орган слуха
- •7.Акустика в медицине
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Прямой и обратный пьезоэлектрический эффект
- •3. Приём и излучение ультразвука
- •4.Свойства ультразвука.
- •6. Применение ультразвука в медицине
- •Вопросы для самопроверки
- •3. Движение жидкости по трубам. Скорость
- •4. Ламинарное и турбулентное течение.
- •Турбулентное течение
- •5. Реологические свойства крови
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Потенциал электрического поля. Эквипотенциальные поверхности.
- •4. Электроёмкость. Единицы электроёмкости.
- •1 Фарада – это электроёмкость такого проводника, на котором заряд в 1 Кл вызывает потенциал в 1 в.
- •Вопросы для самопроверки
- •1 Ампер – это величина такого электрического тока, при котором через проводник за 1 секунду проходит 1 кулон электрического заряда.
- •2. Основные законы и действия электрического тока.
- •4. Электрический ток в жидкостях.
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Электровакуумные приборы: диод, триод, электронно-лучевая трубка, электронный микроскоп, рентгеновская трубка.
- •3. Электрический ток в полупроводниках. Термо- и фоторезисторы. Фотогальванические элементы.
- •4. Примесная проводимость полупроводников.
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Силовые линии магнитного поля.
- •3. Магнитное поле Земли.
- •5. Закон электромагнитной индукции.
- •1. Переменный ток имеет значительно ниже себестоимость, чем постоянный.
- •8. Электромагнитные волны. Их свойства и применение.
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Действие низкочастотных токов на организм.
- •3. Действие высокочастотных электрических полей
- •4. Способы обеспечения электробезопасности при работе
- •Вопросы для самопроверки
- •2.Закон отражения света
- •1. Угол падения равен углу отражения.
- •2. Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, проведённый к точке падения, лежат в одной плоскости.
- •3. Закон преломления света
- •1. Падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр, проведённый к точке падения, лежат в одной плоскости.
- •2. Отношение синусов углов падения и преломления равно обратному отношению показателей преломления:
- •4. Полное внутреннее отражение света.
- •5. Линза
- •6. Зрение. Коррекция зрительных дефектов
- •Вопросы для самопроверки
- •1. Световая волна может подвергаться интерференции и дифракции, что является доказательством волновой природы света.
- •2. Свет может подвергаться поляризации, что является доказательством поперечности световых волн.
- •3. Свет может из атома выбить электрон, что является доказательством его корпускулярной природы.
- •2) Сущность интерференции и способы её наблюдения.
- •3) Свет естественный и поляризованный.
- •4) Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
- •6) Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Поляриметрия.
- •7) Применение явления поляризации света
- •8) Сущность дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •9) Дифракционная решётка
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Световые кванты. Гипотеза Планка. Фотоэффект.
- •3. Люминесценция. Лазеры.
- •4. Тепловое (инфракрасное) излучение.
- •5. Ультрафиолетовое излучение
- •1. Что такое дисперсия света? Где используется спектральный анализ?
- •2. Рентгеновская аппаратура
- •3. Применение рентгеновских лучей
- •Контрольные вопросы
- •2. Строение атомного ядра. Обозначение ядер.
- •3. Ядерные реакции. Ядерная энергетика.
- •4. Радиоактивность.
- •5. Меры предосторожности и защита от радиации
- •Вопросы для самопроверки
3. Электрический ток в полупроводниках. Термо- и фоторезисторы. Фотогальванические элементы.
Существует целый класс веществ, которые по электропроводности невозможно отнести ник проводникам, ни к диэлектрикам. Такие вещества называются полупроводниками. Они находятся в середине таблицы Менделеева. К ним относятся: кремний, германий, селен, теллур, индий, сурьма, мышьяк и некоторые химические соединения.
Известно, что в проводниках между узлами кристаллической решётки имеются свободные электроны, а у диэлектриков свободных электронов нет: все электроны связаны с атомами. А в полупроводниках картина иная. В атомах полупроводников электроны на внешней электронной оболочке держатся слабо и при каком-либо физическом воздействии (тепло, освещение, радиация) они отрываются от атомов и становятся свободными. На их месте возникают вакансии «дырки». Чем сильнее действие физического фактора, тем больше электронно-дырочных пар, следовательно, полупроводник лучше пропускает ток. В чистом полупроводнике, в любой момент времени, количество электронов равно количеству дырок. Под действием электрического поля электроны движутся к положительному полюсу источника, а дырки – к отрицательному полюсу:
Отсюда видно, что электроны и дырки в электрическом поле движутся в противоположных направлениях. При этом дырки ведут себя точно так же, как положительно заряженные частицы и на схеме они обозначаются кружочками с плюсом. На самом деле дырка – это вовсе не частица. А её отсутствие там, где она должна быть (речь идёт об электроне).
При понижении интенсивности действия физического фактора, число электронно-дырочных пар снижается и полупроводник начинает хуже проводить ток. Куда же при этом деваются электронно-дырочные пары? Здесь всё просто: электроны прыгают в дырки и при этом исчезает дырка и перестаёт электрон существовать как свободная частица. Проще говоря, электрон и дырка друг друга уничтожают. Такой процесс называется рекомбинацией.Значит, если мы будем держать полупроводник при температуре 0 К и в полной темноте, то при этом все электроны рекомбинируют с дырками и полупроводник тока пропускать вообще не будет, то есть будет вести себя как диэлектрик.
Можно ли на практике использовать зависимость сопротивления полупроводников от физических факторов? Да, можно. Можно из полупроводника изготовить элемент, очень чувствительный к температуре. Такой элемент называется терморезистором.
При повышении температуры, сопротивление терморезистора падает и он начинает лучше проводить ток. Это на практике используется в электронных термометрах, где в качестве датчика температуры используется терморезистор.
Можно также изготовить элемент, обладающий высокой чувствительностью к световому потоку, падающему на него. Такой элемент называется фоторезистором.Когда на него падает свет, то его сопротивление уменьшается. Его используют в качестве фотодатчика в различных устройствах автоматики. В частности, прибор для определения мутности растворов имеет такие фоторезисторы. В фотоаппараты тоже ставятся фоторезисторы. Ниже приводятся их условные графические изображения:
Терморезистор Фоторезистор
Существуют полупроводниковые приборы, которые превращают световую энергию непосредственно в электрический ток. Такие приборы называются фотогальваническими элементами. Ниже приводится устройство одного из них и его условное графическое изображение
С В Е Т
Они используются в качестве фотодатчиков в измерителях освещённости – в люксметрах. Они также ставятся в некоторых микрокалькуляторах в качестве дополнительных источников питания. Из множества таких элементов собираются солнечные батареи. Такие батареи очень удобны, так как они дают совершенно бесплатную электрическую энергию. Их удобно применять в тех местах, где нет электросети и применение химических источников тока затруднено.