Fotonning impulsi. Yorug'lik bosimi. Fotoeffektning texnikada qo'llanilishi

11-sinf fizika darsligi asosida 36-mavzu: Fotonning impulsi. Yorug'lik bosimi. Fotoeffektning texnikada qo'llanilishi Foton doimiy harakatda bo'lganligidan, u p=m· c impulsga ega bo'ladi. Yuqoridagi munosabatni hisobga olsak, fotonning impulsi ga teng bo'ladi. formulani hisobga olib, fotonning energiyasi va impulsini to'lqin uzunligi orqali ifodalaymiz: Agar, jism yuzasiga fotonlar oqimi tushayotgan bo'lsa, u holda fotonlar shu yuzaga impuls beradi va yorug'lik bosimini vujudga keltiradi. Maksvellning elektromagnit nazariyasiga binoan ham yorug'lik biror jism yuzasiga tushganda unga bosim bilan ta'sir qiladi. Lekin, bu bosim juda kichik qiymatga ega ekan. Maksvellning hisoblariga ko'ra, Yerga tushayotgan Quyosh nurining 1 m2 yuzali absolut qora qismiga ko'rsatadigan bosim kuchi 0,48 μN ekan. Bunday kuchni ochiq Yer sharoitida qayd qilish juda qiyin. Ilk bor yorug'lik bosimini 1900-yilda rus olimi P. N. Lebedev tajribada o'lchaydi. Buning uchun o'ta nozik qurilma yasaydi. Bir yoki bir necha juft qanotchalar bo'lgan osma juda ingichka ipga osilgan. Ipga ko'zgu o'rnatilgan bo'lib, yupqa yengil qanotchalarning biri yaltiroq, ikkinchisi qoraytirilgan. Yaltirog'i yorug'likni yaxshi qaytaradi, qoraytirilgani esa yutadi. Sistema, havosi so'rib olingan idish ichiga joylashtirilgan bo'lib, juda sezgir buralma tarozini tashkil qiladi. Osmaning burulishi ipga mahkamlangan ko'zgu va truba yordamida kuzatiladi. Fotonning yuzaga urilish natijasidagi ta'sir kuchi Bu yerda yuza birligiga vaqt birligida tushuvchi yorug'lik (to'lqin) energiyasi yorug'lik (to'lqin) intensivligi I deyiladi. U holda Bu Maksvellning elektromagnit to'lqinlarning modda yuzasiga tushgandagi (absolut qora yuzaga) beradigan bosimining formulasidir. Fotoeffekt hodisasiga asoslanib ishlaydigan asboblardan eng ko'p qo'llaniladiganlari fotoqarshilikdir. Fotoqarshilikning asosini yuzasi nisbatan katta bo'lgan, yorug'likka sezgir yarimo'tkazgich tashkil qiladi. Uning sxematik ko'rinishi va shartli belgisi 6.4-rasmda keltirilgan. Xona temperaturasida yarimo'tkazgichning qarshiligi juda katta va undan juda kichik tok o'tadi. Unga yorug'lik tushishi bilan erkin zaryad tashuvchilarining konsentratsiyasi ortadi, qarshiligi kamayadi. Tok kuchi ortadi. Fotoqarshiliklarning yutuqlari quyidagilar. Yuqori fotosezgirlik, uzoq muddatda samarali ishlashi, o'lchami kichikligi, tayyorlash texnologiyasi murakkab emas, har xil to'lqin uzunligida ishlaydigan yarimo'tkazgichli materialdan tayyorlanishi mumkinligidadir. Uning kamchiliklaridan biri - qarshiligining o'zgarishi yorug'lik oqimiga chiziqli bog'liq emasligi bo'lsa, ikkinchisi - temperaturaga sezgirligidir. Shu jumladan, uning inertligi katta, katta chastotalarda uning qo'llanilishida qator muammolar paydo bo'ladi Ichki fotoeffektga asoslangan fotoelementlar. Ichki fotoeffektga asoslangan p-n o'tishli yarimo'tkazgichli fotoelementlar yorug'lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirishda qo'llaniladi. Quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirib beruvchi yarimo'tkazgich - kremniyli fotoelementlar keng qo'llanilmoqda va ular Quyosh batareyalari nomini olgan. Quyosh batareyasining asosini n-turdagi kremniy plastinkasi tashkil qilib, uning barcha tomonlari p-tipdagi kremniyning yupqa (1-2-μm) qatlami bilan qoplangan (6.5-rasm). Elementning yuzasiga yorug'lik tushishi bilan yupqa p-tipdagi qatlamda elektron kovak juftlari hosil bo'lib, yupqa qatlamda rekombinatsiyalanishga ulgurmasdan p-n tip o'tishli ...