Каковы закономерности прохождения света через поглощающее вещество
Какие особенности спектрального диапазона электромагнитных волн
Спектр электромагнитного излученияупорядоченная по длинам совокупность монохроматических волн, на которую разлагается свет или иное электромагнитное излучение.
Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам.
Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.
Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые или микрометровые. Волны с длиной λ длиной менее 1 м (частота более 300 МГц) принято также называть микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ).
Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны 0,74 мкм) и микроволновым излучением (1-2 мм).
Инфракрасное излучение занимает самую большую часть оптического спектра. Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как все тела, твёрдые и жидкие, нагретые до определённой температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне.
|
|
|
Видимый свет представляет собой сочетание семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового.Перед красными областями спектра в оптическом диапазоне находятся инфракрасные, а за фиолетовыми - ультрафиолетовые. Но не инфракрасные, не ультрафиолетовые не видимы для человеческого глаза.
Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Самым известным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов и светит ярко-жёлтым светом. Этот участок спектра электромагнитного излучения непосредственно воспринимается нашими органами чувств.
Излучение оптического диапазона возникает при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из-за теплового движения атомов и молекул. Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота его излучения. При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие.
|
|
|
В природе мы чаще всего встречаемся е телами, излучающими свет сложного спектрального состава, состоящего из воли различной длины. Поэтому энергия видимых излучений воздействует на светочувствительные элементы глаза и производит неодинаковое ощущение. Это объясняется разной чувствительностью глаза к излучениям с различными длинами волн.
От чего зависит спектральная чувствительность полупроводникового
Светорегистрирующего прибора
Электронные явления отличаются большой чувствительностью к управляющему сигналу, функциональной гибкостью, высоким быстродействием и универсальностью.
По мере развития полупроводниковой электроники выяснились серьёзные ограничения применения электронных явлений и систем на их основе. В частности, электронные системы обладают низкой помехоустойчивостью вследствие сильного взаимного влияния элементов, а следовательно низкой надёжностью.
Помехи доставляют много неприятностей также конструкторам систем управления и автоматизации в промышленности, требуя применения чрезвычайно надёжного экранирования электронной аппаратуры и соединительных линий, по которым идут сигналы связи и управления.
|
|
|
Особенно остро проблема гальванической развязки элементов стояла в системах, имеющих значительный перепад мощностей от элемента к элементу.
Современное развитие техники интегральных систем не решило и не могло окончательно решить проблему полной микроминиатюризации электронной аппаратуры.
Решение подобного рода проблем стали искать в оптоэлектронике, изучающую как оптические, так и электронные явления в веществах, их взаимные связи и преобразования, а также приборы, схемы и системы, созданные на основе этих явлений. Идея использования света для обработки и передачи информации уже давно реализована: большая группа фотоприёмников (фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и пр.) служит для преобразования световых сигналов в электрические. Существуют также и преобразователи последовательности электрических сигналов в видимое изображение. Вся же обработка информации в электрических трактах радиоэлектронных устройств осуществляласьвакуумными или полупроводниковыми приборами.
|
|
|
Идея использования света для обработки и передачи информации уже давно реализована: большая группа фотоприёмников (фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей, фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и пр.) служит для преобразования световых сигналов в электрические. Существуют также и преобразователи по Оптоэлектроника отличается от вакуумной и полупроводниковой электроники наличием в цепи сигнала оптического звена или оптической (фотонной) связи. Достоинства оптоэлектроники определяются в первую очередь преимуществами оптической связи по сравнению с электрической, а также теми возможностями которые открываются в результате использования разнообразных физических явлений, обусловленных взаимодействием световых полей с твёрдым телом.
Из-за электрической нейтральности фотонов в оптическом канале связи не возбуждаются электрические и магнитные поля, сопутствующие протеканию электрического тока. Иными словами, фотоны не создают перекрестных помех в линиях связи и обеспечивают полную электрическую развязку между передатчиком и приёмником, что принципиально недостижимо в цепях с электрической связью. Передача информации с помощью светового луча не сопровождается накоплением и рассеиванием электромагнитной энергии в линии. Отсюда — отсутствие существенного запаздывания сигнала в канале связи, высокое быстродействие и минимальный уровень искажения передаваемой информации, переносимой сигналом.
Высокая частота оптических колебаний (1014—1015 гц) обусловливает большой объём передаваемой информации и быстродействие. Соответствующая оптической частоте малая длина волны (до 10–4—10–5 см) открывает пути для микроминиатюризации передающих и приёмных устройств оптоэлектроники, а также линии связи. Минимальные поперечные размеры светового луча — порядка длины волны. Информационная ёмкость такого канала вследствие его большой широкополосности чрезвычайно высока.
Элементную базу современной оптоэлектроники составляют оптоэлектронные приборы (в основном полупроводниковые).
Каковы закономерности прохождения света через поглощающее вещество
Поглощением света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество. В результате поглощения интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается.
Связь между интенсивностями световых потоков I0 и I устанавливается законом Бугера-Ламберта, согласно которому однородные слои одного и того же вещества одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающей на них световой. Материалистически этот закон выражается уравнением экспоненциальной зависимости:
где е — основание натуральных логарифмов;
к - коэффициент поглощения;
l — толщина поглощающего слоя.
Отношение I/I0 называют пропусканием (Т); его значения могут изменяться от 0 до 1. Часто эту величину выражают в процентах. Если величина Т отнесена к толщине слоя в 1 см, то ее называют коэффициентом пропускания. Поглощениеизлученияхарактеризуютоптическойплотностью:
Связь между концентрацией поглощающего раствора и его оптической плотностью lg (I0/I) выражается законом Бера, согласно которому оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества при постоянной толщине слоя:
где к1 — коэффициент пропорциональности;
С — концентрация растворенного вещества.
Если концентрация С выражена в молях на литр, al — в сантиметрах, то к представляет собой молярный коэффициент светопоглощения и обозначается Ел. Основной закон светопоглощения в этом случае будет иметь следующий вид:
При соблюдении основного закона светопоглощения оптическая плотность раствора прямо пропорциональна молярному коэффициенту светопоглощения, концентрации поглощающего вещества и толщине слоя раствора:
На рисунке 17.34 представлена типичная зависимость коэффициента поглощения от длины волны света. Зависимостью коэффициента поглощения от λ λ объясняется окрашенность поглощающих тел. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны света используется для изготовления светофильтров, которые в соответствии с химическим составом пропускают свет только определенных длин волн, поглощая остальные.
Рис. 17.34
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 266; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!