Bài giảng Quang điện tử (213 tr)

Bài giảng "Quang điện tử" cung cấp cho người học các kiến thức: Các kiến thức cơ bản về quang điện tử, bán dẫn, các dụng cụ phát hiện bức xạ, Led light emitting diode, linh kiện của hệ thống thông tin quang,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Quang điện tử (213 tr) Bài giảngQuang điện tử Chương 1: Các kiến thức cơ bản Chương 1 CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN1.1 Ánh sáng1.1.1. Tính chất vật lý của ánh sáng Bằng phương pháp toán học, Macxoen đã chứng minh rằng điện từtrường do một điện tích điểm dao động theo phương thẳng đứng tại một điểmsinh ra sẽ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. Sóng đó được gọi làsóng điện từ. Người ta nói rằng điện tích dao động đã bức xạ ra sóng điện từ. Nếu xéttheo một phương truyền Ox, sóng điện từ là sóng ngang có thành phần điệndao động theo phương thẳng đứng và thành phần từ dao động theo phươngnằm ngang. Hình 1.1. Sóng điện từ lan truyền trong không gian Tần số sóng điện từ bằng tần số của điện tích dao động và vận tốc củanó trong chân không bằng vận tốc ánh sáng trong chân không. Năng lượng của sóng điện từ tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số. Ngày nay, người ta đã biết rằng sóng điện từ có đầy đủ các tính chất nhưsóng cơ học, nhưng sóng cơ học, truyền đi trong những môi trường đàn hồi,còn sóng điện từ thì tự nó truyền đi mà không cần nhờ đến sự biến dạng củamột môi trường đàn hồi nào cả, vì vậy nó truyền được cả trong chân không. Ánh sáng khả kiến dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằmtrong vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường (tức là từ khoảng 400nm đến 700 nm). Ánh sáng lạnh là ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quang phổtím. Ánh sáng nóng là ánh sáng có bước sóng nằm gần vùng đỏ. Ánh sáng có quang phổ trải đều từ đỏ đến tím là ánh sáng trắng, ánh sángcó bước sóng tập trung tại vùng quang phổ rất hẹp gọi là ánh sáng đơn sắc. 1 Chương 1: Các kiến thức cơ bản Hình 1.2. Phân loại Sóng điện từ Ánh sáng tự nhiên hoặc ánh sáng nhìn thấy được chiếm một phần rấtnhỏ trong phổ sóng điện từ.1.1.2. Bước sóng và màu sắc ánh sáng Đo bước sóng của những ánh sáng đơn sắc khác nhau bằng phươngpháp giao thoa, người ta thấy mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoàntoàn xác định. Chẳng hạn:  ánh sáng màu đỏ ở đầu của dải màu liên tục có bước sóng: .  ánh sáng màu tím ở cuối của dải màu liên tục có bước sóng:  Ánh sáng vàng do đèn hơi natri phát ra có bước sóng: . Như vậy, ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định.Màu ứng với ánh sáng đó gọi là màu đơn sắc hay màu quang phổ. Thực ra, những ánh sáng đơn sắc có bước sóng lân cận nhau thì gầnnhư có cùng một màu. Vì vậy, người ta đã phân định ra trong quang phổ liêntục những vùng màu khác nhau:  Vùng đỏ có bước sóng từ:  Vùng da cam và vàng có bước sóng từ: (Vùng da cam và Vùng vàng)  Vùng lục có bước sóng từ:  Vùng lam - chàm có bước sóng từ: (Vùng lam- chàm)  Vùng tím có bước sóng từ: Ngoài các màu đơn sắc, còn có các màu không đơn sắc, là hỗn hợp củanhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau. 2 Chương 1: Các kiến thức cơ bản Hình 1.3. màu sắc và bước sóng của ánh sáng1. Tia hồng ngoại Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy dược có bước sónglớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ . Tia hồng ngoại có bản chất làsóng điện từ. Tia hồng ngoại do các vật bị nung nóng phát ra. Vật có nhiệt độ thấp chỉ phát ra được các tia hồng ngoại. Chẳng hạnnhư thân thể người ở nhiệt độ chỉ phát ra các tia hồng ngoại trong đómạnh nhất là các tia có bước sóng ở vùng . Vật có nhiệt độ bắt đầu phát ra ánh sáng màu đỏ tối nhưng mạnhnhất vẫn là các tia hồng ngoại ở vùng bước sóng . Trong ánh sáng mặt trời, có khoảng 50% năng lượng của chùm sáng làthuộc về các tia hồng ngoại. Nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng là cácbóng đèn có dây tóc bằng vonfram nóng sáng công suất từ 250W đến 1000W.Nhiệt độ dây tóc bóng đèn đó vào khoảng . Tác dụng nổi vật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt. Ngoài ra, tiahồng ngoại cũng có tác dụng lên một loại kính ảnh đặc biệt gọi là kính ảnhhồng ngoại. Nếu chụp ảnh các đám mây bằng kính ảnh hồng ngoại thì ảnh cácđám mây sẽ nổi lên rất rõ rệt. Đó là các đám mây chứa hơi nước ít hay nhiềusẽ hấp thụ các tia hồng ngoại yếu hay mạnh rất khác nhau. Ứng dụng quan trọng nhất của các tia hồng ngoại là dùng để sấy hoặcsưởi. Trong công nghiệp, người ta dùng tia hồng ngoại để sấy khô các sảnphẩm sơn (như vỏ ôtô, vỏ tủ lạnh v.v…) hoặc các hoa quả như chuối, nhov.v… Trong y học, người ta dùng đèn hồng ngoại để sưởi ấm ngoài da chomáu lưu thông được tốt. ...