Казанский национальный исследовательский

технологический университет

Реферат

на тему: «Действие света»

Выполнил:студент

гр 1131-71

Балякова Ф.Ф.

Проверил:Профессор

«Кафедры физики»

Минкин В.С

Казань 2014г.

Содержание

Введение

1.Фотоэлектрический эффект

2.Эффект Комптона

3.Электрооптические эффекты

4.Акустооптический эффект

5.Магнитооптический эффект

6.Нелинейный оптический эффект

7.Эффект Рамана

8.Давление света

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Ежедневно мы подвергаемся действию солнечного света и света от искусственных источников. Казалось бы, освещение нужно главным образом для того, чтобы видеть. Однако помимо зрения под действием света в нашем организме осуществляются многие другие очень важные фотобиологические процессы, о протекании большинства которых мы не всегда даже догадываемся. Некоторые фотобиологические процессы хорошо знакомы каждому: все мы обгорали под действием солнечного света, после чего развивались стойкое покраснение кожи (эритема) и загар. Однако есть фотобиологические процессы, проявляющиеся не столь остро, как эритема. В этих случаях фотобиологическая природа процесса может быть выявлена только в специальных исследованиях.

Приведем некоторые примеры. Сейчас установлено, что важным фактором, ответственным за возникновение рака кожи, является ультрафиолетовый свет. Ведущая роль в возникновении катаракты (помутнения хрусталика глаза) также принадлежит фотохимическим реакциям. Люди, занимающиеся альпинизмом, сталкиваются с такой серьезной проблемой, как солнечные ожоги кожи и глаз, из-за увеличения интенсивности ультрафиолетового излучения. Больные псориазом знают, что заболевание обостряется зимой, тогда как летом псориатические бляшки либо совсем исчезают, либо уменьшаются в размерах. Причина заключается в лечебном действии ультрафиолетовых лучей, которых летом в спектре солнечного света значительно больше, чем зимой. Недостаток ультрафиолетового света может привести к D-авитаминозу. Важная регуляторная роль принадлежит также и видимому свету. Известно, что в пасмурные осенние дни у многих людей возникает синдром "осенней грусти", сопровождающийся психической депрессией и даже приводящий иногда к самоубийствам. Экспериментально доказано, что подобную депрессию можно снять, если человека помещать на несколько часов в течение ряда дней подряд в ярко освещенную комнату. Установлено, что красный свет ускоряет заживление ран. Перечень примеров фотобиологических процессов у человека может быть существенно увеличен.

В статье не ставится цель рассмотреть все фотобиологические процессы, осуществляющиеся в человеческом и животных организмах. Многие из них даже не упомянуты. Хотелось бы только, чтобы у читателя сложилось впечатление о свете как о важнейшем экологическом факторе. В ходе эволюции выработались приспособления для полезного использования световой энергии. В то же время есть четко очерченная экологическая ниша, к существованию в которой мы приспособлены. Какие-либо изменения спектрального состава света или светового режима могут вызвать патологические реакции. Если будет разрушен стратосферный озон, то население Земли столкнется с резким усилением вредных эффектов ультрафиолетового облучения. Поэтому так важно не разрушать хрупкое равновесие в природе и не подвергать окружающую среду вредным антропогенным воздействиям в виде, например, выбросов в атмосферу огромного количества фторуглеродных соединений, разрушающих стратосферный озон.

1. Фотоэлектрический эффект

1. Свет имеет двойственную, корпускулярно-волновую природу: с одной стороны, он обладает волновыми свойствами, обуславливающими явления интерференции, дифракции, поляризации, с другой стороны, представляет собой поток частиц – фотонов, обладающих нулевой массой покоя и движущихся со скоростью, равной скорости света в вакууме. Энергия W фотона и его импульс p для соответствующей ему электромагнитной волны с частотой и длиной волны в вакуумеравны:

,

где h – постоянная Планка.

Фотон обладает спином .

2. Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется процесс взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия фотонов передается электронам веществам. Для конденсированных систем (твердых и жидких тел) различают внешний фотоэффект, при котором поглощение фотонов сопровождается вылетом электронов за пределы тела, и внутренний фотоэффект, при котором электроны, оставаясь в теле, изменяют в нем свое энергетическое состояние. В газах фотоэффект состоит в ионизации атомов или молекул под действием излучения (фотоионизация). Из закона сохранения энергии следует уравнение Эйнштейна или внешнего фотоэффекта:

где - работа выхода электронов,- потенциал выхода,- максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов,- энергия фотонов.

Особым видом фотоэффекта является поглощение фотонов жестких гамма-лучей атомными ядрами, сопровождающееся вылетом из ядер составляющих их нуклонов (ядерный фотоэффект).

3. В кристаллических полупроводниках и диэлектриках помимо внешнего фотоэффекта наблюдается внутренний фотоэффект (фотопроводимость), заключающийся в увеличении электропроводности этих веществ за счет возрастания в них числа свободных носителей тока ( электронов проводимости и дырок). При энергии фотона , где- энергия активации проводимости в беспримесных веществах (разность между энергиями на нижнем уровне зоны проводимости и верхнем уровне валентной зоны), может происходить переброс электрона из заполненной валентной зоны в зону проводимости.называется красной границей фотопроводимости.

4. Вентильный фотоэффект (фотоэффект в запирающем слое) состоит в возникновении электродвижущей силы вследствие внутреннего фотоэффекта вблизи поверхности контакта между металлом и полупроводником или двумя полупроводниками итипа. Такой контакт имеет одностороннюю проводимость, связанную с обеднением слоев полупроводников, прилегающих к поверхности контакта, носителями тока (электронами проводимости и дырками). Внутренний фотоэффект в полупроводниках вызывает нарушение равновесного распределения носителей тока в области контакта и приводит к изменению контактной разности потенциалов по сравнению с равновесной, т.е. к возникновению фотоэлектродвижущей силы (фото-э. д.с.). Величина фото-э. д.с., возникающая под действием монохроматического света, пропорциональна его интенсивности. Красная граница вентильного фотоэффекта определяется величиной. Вентильный фотоэффект впереходе представляет непосредственное преобразование энергии электромагнитного излучения в энергию электрического тока. Это явление используется в фотоэлектрических источниках тока (кремниевые, германиевые и другие фотоэлементы).