Oddziaływanie światła z

Oddziaływanie światła z

materią

materią

Oddziaływanie światła z materią dzieli się na:

1. Przejście przezroczyste (pozorny brak

oddziaływania)

2. Rozpraszanie

3. Absorpcja

 - opóźnienie, okresowe poprzez właściwości

ośrodka

=f(n)10

-15

[s]

V=c/n (zasada nieokreśloności Haisenberga)

Rozpraszanie

Rozpraszanie

h

1

h

2

p

1

 p

1

a) Rozpraszanie Ramana (rozpraszanie bez dużych

zmian h, o mało zauważalnej długości fali)

b) b) Rozpraszanie kombinacyjne (Brillouina) (h -

zauważalne, zmiany w energii są zauważalne i
kwantowalne)

Absorpcja

Absorpcja

Absorpcja – podrzucony przez światło elektron
uzyskuje tyle energii, że urywa się jego więź z
pozostałą częścią atomu i elektron przechodzi w
inny stan energetycznym ma dłuższy czas.

Ten nowy stan może być wewnątrz ośrodka, jak i na
zewnątrz.

Zjawisko absorpcji, wraz z przejawami wtórnymi
jest podstawowym zjawiskiem wykorzystywanym
we wszystkich detektorach optycznych.

Współczynnik absorpcji , określa długość drogi, na

której natężenie światła maleje w tym ośrodku e
razy.

=f(,[materiał],T,...)

I(x)=I

0

e

-x

-I= Idx

Zasady zmiany

Zasady zmiany

przewodnictwa i działania

przewodnictwa i działania

fotodetektorów

fotodetektorów

fotonowych

fotonowych

n – dodatkowa koncentracja nośników (elektrony),

która bierze udział w przewodnictwie, powstała w
wyniku działania kwantu światła.

p – dodatkowa koncentracja nośników (dziury), która

bierze udział w przewodnictwie.

h - energia fotonu
Fotoprzewodnictwo – przewodnictwo pod wpływem
światła ( w metalu jest nieistotne, ponieważ za mała
przerwa elektryczna).

h>Eg

-elektron zostaje przeniesiony z pasma walencyjnego,

do pasma przewodzenia

- czas życia (nośnika w paśmie przewodzenia).

1) G – generacja

2) R – rekombinacja











s

cm

3

1

 – wydajność kwantowa generacji (ile elektronów
(lub dziur) powstaje na kwant światła)

np. =1
I=Idx /:dx (Idx – ilość generowanych

nośników, po podzieleniu przez dx w jednostce
objętości)

G=αβI

(1)

0,110eV

 Generacja w warstwie

o różnej grubości

 

R

G

dt

n

d







(2)



n

R 



(3)

 





n

I

dt

n

d









(4)
Równanie
bilansu

R

G

const

I

e

I

t

n

t



























;

0

1

)

(





(5)

R

samo

I

e

n

n

Ie

n

t

t

/

0

)

0

(























(6
)

n

stacjonarne

=αβI=G

Im większa , tym większa czułość

fotodetektora, przy stałym naświetleniu. Im
mniejsze  tym lepsza bezwładność, możliwość

detekcji szybko zmieniających się sygnałów.

s

l

R







0

0

1





0

–

konduktancja
ciemna

G=αβI