32学时-光电技术-4章.pdf

第四章 光辐射的探测技术 在光电子技术的实际应用中，总会碰到探测光信 号的问题,这就涉及到如何将光信号转换为可观测信号， 特别是转变为电信号的问题。 光电探测技术是光电子技术中的一项非常主要的 技术。 本章主要介绍光电子探测方面的一些基础知识和 基本理论。 §4.1 光电探测器的物理效应 光电探测器 把光辐射量转换为电量的光探测器。 光电转换的物理效应： 光子效应， 光热效应， 光电磁效应。 1 光子效应 定 义：指单光子对产生的光电子起直接作用的光电效应。 物理实质：光子直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。 光子效应的特点： ① 光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小； ② 光子能量为hυ，光子效应对光波频率表现出选择性； ③ 在光子直接与电子作用下，响应速度一般较快。 光子效应分类： ① 外光电效应——光电发射效应 ② 内光电效应——光电导效应，光伏效应，光电磁 效应。 （1）光电发射效应（外光电效应） ①定义：在光照下，物体向表面的外空间发射电子（光 电子）的现象称为光电发射效应。 ②数字表达式：著名爱因斯坦方程描述了光电发射效应. 1 E h E 或 mv2 h E k  2  其中： Ek ：电子离开发射体表面时的动能， m：电子质量，  ：电子离开时的速度， h ：光子能量， E ：光电发射体的功函数（逸出功），从材料表面  逸出时所需的最低能量。 ③爱因斯坦方程的物理意义： 如果发射体内的电子吸收的光子能量大于 发射体功函数的值， h E 电子就能以相应的速度从发射体表面逸出。 ④ 光电子发射效应产生的条件 E    c h 式中: 〉: 表示电子逸出表面的速度大于零 ; = : 表示电子以零速度逸出，即静止在发射 表面上； c ：产生光电发射的入射光波的截止频率。 如用波长表示，则为： hc     E c  c 因为：  ，  -- 产生光电发射的入射光截止波长  c 34 15 （普朗克常数） h 6.610 J S 4.1310 ev s 14 17 c 310 m / s 310 nm / s 所以： 1.24 1240 c (m)