Внутренний фотоэлектрический эффект и его использование в измерениях.
В ряде веществ (полупроводниках и диэлектриках) происходит внутренний фотоэлектрический эффект (фотоэффект), при котором электроны под действием света меняют свое энергетическое состояние, переходя из валентной зоны в зону проводимости и увеличивают таким образом проводимость вещества, но остаются в веществе, в отличие от внешнего фотоэффекта. Явление перехода электронов называется фотопроводимостью. Для слабых освещенностей фотопроводимость пропорциональна освещенности поверхности, для сильных – корню квадратному из освещенности. У собственных полупроводников фотопроводимость носит смещенный электронно-дырочный характер: у донорных (n-полупроводников) – электронный характер, у акцепторных (p-полупроводников) – дырочный. Контакт n- и p-полупроводников представляет собой p-n-переход, пропускающий ток в одном направлении. Внутренний фотоэффект нашел широкое применение в различных измерительных устройствах. Они предназначены как для измерения оптических величин (световых потоков, освещенностей), так и для измерения и регистрации неоптических величин (положения и размеры тел, уровень заполнения).Чувствительными элементами в подобных устройствах служат фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы.Фоторезисторы – это полупроводниковые сопротивления, чувствительные к свету. Они обладают очень высокой чувствительностью, которая носит при этом спектральный характер. Недостатками фотосопротивления являются их инерционность и большая температурная зависимость. Поэтому фоторезисторы не предназначены для регистрации и измерения быстропеременных процессов, а также процессов с нестабильным температурным режимом.Фотодиоды представляют собой элементы с p-n-переходом, которые могут работать как в фотогенераторном режиме, так и в режиме фотосопротивления.
В качестве примера рассмотрим оптронный датчик фотоперемещений.Чувствительным элементом датчиком служит так называемая оптронная пара, состоящая из светодиода 1 и фотоприемника 4. Относительно этой пары перемещается шток 3, подвешенный на плоских пружинах 6. На штоке укреплена диафрагма 5. Излучение от светодиода проходит через оптическую систему 2, диафрагму и попадает на светочувствительную поверхность фотоприемника. При перемещении штока вместе с диафрагмой изменяется поток излучения на фотоприемнике и соответственно фототок, тем самым измеряется перемещение штока.
Вращение плоскости поляризации. Измерение оптической активности веществ. Существуют оптически активные вещества, к-рые поворачивают плоскость поляризации на некоторый угол. Угол поворота пл-ти поляризации:
(д/твердых
тел) и
(
д/растворов), где l-длина
пути света в вакууме, а – вращательная
способность, зависит от длины волны
света и рода вещ-ва, m-масса
оптически активного вещ-ва в объеме V.
В технологических процессах, где
оптически активные вещ-ва должны
производиться или удаляться исп
поляриметры (измерение параметров
световой волны, прошедшей через оптически
активные вещ-во)или спектропроляриметры.
В этих приборах исп. зависимость угла
поворота плоскости от длины волны
света. Прибор также позволяет определить
состав вещ-в и их концентрации.