1.

Ciało doskonale czarne (CDC) – ciało pochłaniające 100% padającego na nie promieniowania.

Jako źródło promieniowania wyróżnia się maksymalnym do otrzymania natężeniem

promieniowania w danej temperaturze. Wielkość strumienia i rozkład widmowy emitowanego

promieniowania zależy tylko od temperatury. Idealizacja. Prawa opisujące CDC:

a.)

Kirchoffa α/ε=1 – stosunek współczynnika absorpcji do emisji jest równy 1. Dla CDC α = ε

=1 (maksymalna absorpcja =1, więc i maksymalna emisja =1)

b.)

Plancka – określa zależność strumienia od temperatury i długości fali. Po scałkowaniu po

długości fali otrzymuje się prawo Stefana-Boltzmana, opisujące całkowitą emitancję

promieniowania jednostki powierzchni CDC

d =σ

, gdzie sigma to stała S-B.

Zatem CDC o jednostkowej powierzchni i temp. Tc emituje w otoczeniu o temp To moc: P =

σ(Tc

4

-To

4

)

2.

Emisja gazów składa się zwykle z szeregu ostrych linii widmowych, emitancja gazów i par jest

więc szybko zmieniającą się funkcją długości fali. Jedynie wówczas, gdy ciśnienie gazu jest duże,
poszczególne linie widmowe nakładają się na siebie i tworzą względnie szerokie pasma
emisyjne.

3.

Szerokością linii widmowej δλ nazywa się taki odstęp między takimi długościami fali, dla

których natężenie promieniowania zmniejsza się do połowy wartości maksymalnej. Rodzaje:

a.)

Naturalne: Nawet w fali monochromatycznej, z poszanowaniem praw mechaniki

kwantowej, przejściu elektronu w atomie od wyższego poziomu energetycznego do

poziomu niższego towarzyszy wypromieniowanie paczki fal o różniących się nieco

częstotliwościach. (najmniejsze poszerzenie)

b.)

Dopplerowskie: Zgodnie z zasadą Dopplera, każda cząsteczka poruszająca się do

obserwatora promieniuje falę pozornie nieco krótszą, a od obserwatora dłuższą, niż

cząsteczka pozostająca w spoczynku. Gaz wykonuje chaotyczne ruchy cieplne, które

wyzwalają ten efekt, poszerzając linię widmową.

c.)

Zderzeniowe (Lorentza): Im wyższe jest ciśnienie gazu, tym częstsze są zderzenia atomów ->

tym mniejsza jest ich średnia droga swobodna. Jeżeli zderzenie atomu pobudzonego nastąpi

przed zakończeniem procesu wypromieniowania kwantu energii, wówczas długość ciągu

emitowanych fal ulegnie skróceniu.

1.

Rodzaje rekombinacji promienistych:

a.)

Pasmo-pasmo: e z pasma przewodnictwa rekombinuje z d z pasma walencyjnego

b.)

Przez płytkie poziomy akceptorowe/donorowe: e z p.p. rekombinuje z dziurą z akceptora

albo e z pasma donorowego rekombinuje z dziurą z p.walencyjnego.

c.)

Donor-akceptor: elektron z poziomu donorowego rekombinuje z dziurą przetrzymywaną na

poziomie akceptorowym.

d.)

Przez głębokie poziomy

2.

Zasada działania i budowa diody DEL:

Diody półprzewodnikowe zbudowane się z dwóch stykających się obszarów p oraz n. Emitują

one promieniowanie widzialne oraz zbliżone do podczerwieni w wyniku przepływu przez nie

prądu w kierunku przewodzenia (od obszaru p do n). Elektrony z obszaru n są wstrzykiwane do

obszaru p, gdzie rekombinują z dziurami, a dziury z obszaru p rekombinują z elektronami w

obszarze n – rekombinacje te są źródłem promieniowania. Długość fali promieniowania

generowanego przez DEL jest ściśle określona: λ = ch/E

g

, h – stała Plancka, Eg – szer. przerwy

zabronionej płp.

3.

Struktury diod DEL:

a.)

Diody powierzchniowe – wykorzystują homozłącza p-n. Nadmiarowe elektrony

wstrzykiwane do warstwy p, w której następuje rekombinacja promienista. Niskie

sprawności, duża powierzchnia emitująca.

b.)

Diody krawędziowe –

c.)

Diody superluminoscencyjne – podobna do diody krawędziowej i lasera, od którego różni się

dużymi stratami (brak reakcji laserowej)

4.

Podstawowe parametry optyczne diod DEL:

a.)

Strumień energetyczny S

e

lub świetlny || W lub Lm

b.)

Natężenie promieniowania J

e

(stosunek S

e

do kąta bryłowego) || W/sr

c.)

Światłość (stosunek S świetlnego do kąta bryłowego) Lm/Sr = Cd

d.)

Połówkowa szerokość spektralna (różnica długości fal, dla których moc emitowana osiąga

połowę swojej wartości maksymalnej) || m

5.

Sposoby na podwyższenie sprawności diody:

a.)

Optymalne odprowadzanie ciepła (w wyniku pracy diody bardzo się nagrzewają, co wpływa

na ich zdolności emisyjne)

b.)

Optymalne wykonanie kontaktów (złoty środek pomiędzy rezystancją a ilością

promieniowania przezeń pochłanianego)

c.)

Zwiększanie kąta granicznego poprzez stosowanie soczewek.

d.)

Wybranie odpowiedniego obszaru jako ‘okna’ dla promieniowania (obszar słabiej

domieszkowany mniej pochłania promieniowanie)

6.

Przejście:

a.)

Proste – Dno pasma przewodnictwa i wierzchołek pasma walencyjnego przypadają na ten

sam wektor falowy. Zachowany zostaje całkowity pęd układu przy rekombinacji (brak strat

spowodowanych emisją fononów – stosowane przy laserach)

b.)

Skośne – Dno p.przew. i wierz.p.walen. odpowiadają różnym wartościom wektora falowego.

Przy rekombinacji część energii generowana jest w formie fononu (pseudocząstki

odpowiadającej drganiom sieci krystalicznej)

1. Budowa Monochromatora (rys.1 str1)

- kolimator wejściowy,

- kolimator wyjściowy,

- układ rozszczepiający (pryzmat, siatka dyfrakcyjna)

2.

Zasada działania monochromatora:

Monochromator jest urządzeniem, którego zadaniem jest wydzielenie z całego widma

promieniowania padającego na szczelinę wejściową tylko niewielkiej, interesującej nas części.

Najprościej mówiąc monochromator składa się z dwóch szczelin (wejściowej i wyjściowej) oraz

elementu dyspersyjnego, który ma rozszczepić wiązkę światła. elementem dyspersyjnym może być

pryzmat lub siatka dyfrakcyjna. W obydwu tych elementach wykorzystujemy fakt, że kąt załamania

(pryzmat) czy ugięcia (siatka dyfrakcyjna) wiązki światła zależy od jej długości. W przypadku

pryzmatu im większa jest energia fotonów tworzących wiązkę (krótsza długość fali) tym mniej

załamane jest światło. Szczelina wejściowa ma geometrycznie określić wiązkę światła, pryzmat ma

rozszczepić tą wiązkę na tęczę. Szczelina wyjściowa ma wydzielić z tęczy tylko niewielki fragment.

Im węższa szczelina oraz im większa odległość pomiędzy pryzmatem a szczeliną wejściową tym

większa jest zdolność rozdzielcza monochromatora.

3.

Omów elementy dyspersyjne w monochromatorze

a)

Pryzmat: bryła z materiału przezroczystego o co najmniej
dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem
ostrym. Używany w optyce do zmiany kierunku biegu fal
świetlnych, zależnie od długości fali. Światło przechodzące
przez pryzmat 2razy napotyka na granicę 2 ośrodków, ulega
więc 2krotnemu załamaniu (powietrze,szkło,powietrze) przy
przejściu światła białego przez pryzmat występuje nie tylko
odchylenie światła od jego pierwotnego kierunku, ale
również jego rozszczepienie, na kilka barw. (zjawisko
całkowitego wewnętrznego odbicia pozwala użyć pryzmatu
jako idealnego elementu odbijającego światło)

b) Siatka dyfrakcyjna: tworzy ją układ równych, równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin.

Działanie siatki dyfrakcyjnej polega na wykorzystaniu zjawiska dyfrakcji i interferencji światła do

uzyskania jego widma.

gdzie:

λ - długość fali

d - stała siatki

n - rząd ugięcia