Absorpcja termiczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Absorpcja termiczna – zachodzi w przypadku, gdy fotony o długościach fali leżących w dalekiej podczerwieni pochłaniane w materii wzbudzają stany oscylacyjne i rotacyjne w cząsteczkach lub sieci krystalicznej, w których zostały pochłonięte.

Absorpcja – w optyce proces pochłaniania energii fali elektromagnetycznej przez substancję. Natężenie światła wiązki przechodzącej przez substancję ulega zmniejszeniu nie tylko w wyniku absorpcji, lecz również na skutek rozpraszania światła. O ile jednak promieniowanie rozproszone opuszcza ciało, to część zaabsorbowana zanika powodując wzrost energii wewnętrznej tego ciała.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.

Zgodnie z prawem zachowania energii absorpcja fotonu w materiale wywołuje wzrost temperatury (w efekcie może to spowodować zmiany właściwości fizycznych materiału). Poprzez analizę tych zmian można stwierdzić, ile światła padło na detektor. Za absorpcję promieniowania w półprzewodniku są odpowiedzialne dwa mechanizmy. Jeden z nich związany jest z absorpcją fotonów na swobodnych nośnikach ładunku, natomiast drugi z absorpcją międzypasmową w półprzewodniku (tzw. Absorpcja podstawowa). Pasmo absorpcji związane z przejściem międzypasmowym jest ograniczone od strony długofalowej przez tzw. główną krawędź absorpcji. Energia fotonów, odpowiadająca głównej krawędzi absorpcji, wystarcza do przeniesienia elektronu z wierzchołka pasma walencyjnego do dna pasma przewodnictwa, tzn. hv = Eg, (Eg -szerokość przerwy wzbronionej). Jeżeli temperatura półprzewodnika lub izolatora jest wyższa, to zwykle absorpcja międzypasmowa zachodzi z udziałem fononu, który dostarcza lub zabiera pewną wartość energii (przy spełnieniu zasady zachowania energii). Możliwa jest również absorpcja do stanów leżących poniżej przerwy energetycznej w półprzewodniku lub izolatorze. Stany wzbudzone, leżące poniżej przerwy energetycznej, nie prowadzą do bezpośredniej generacji ładunku. Działanie termopary, bolometru oraz detektorów piroelektrycznych jest oparte na absorpcji termicznej.

Termopara (termoogniwo, termoelement, ogniwo termoelektryczne) – element obwodu elektrycznego składający się z dwóch różnych materiałów i wykorzystujący zjawisko Seebecka zachodzące na ich styku. Termopara jest wykorzystywana jako czujnik temperatury.Właściwość fizyczna – cecha substancji, z wyłączeniem właściwości chemicznych, czyli ujawniających się w reakcjach chemicznych.
Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego – kwantowomechaniczna teoria opisująca przewodnictwo elektryczne. W przeciwieństwie do teorii klasycznej punktem wyjścia w tej teorii jest statystyka Fermiego-Diraca i falowa natura elektronów. Najważniejszym pojęciem tej teorii jest pasmo energetyczne - jest to przedział energii, jaką mogą posiadać elektrony w przewodniku. Istnienie ciągłego widma energetycznego jest związane z oddziaływaniem na siebie poszczególnych atomów (jest to zbiór bardzo blisko położonych widm liniowych), natomiast występowanie obszarów zabronionych wynika z warunków nakładanych na periodyczność funkcji falowej elektronów.




Warto wiedzieć że... beta

Bolometr – przyrząd do pomiaru energii przenoszonej przez promieniowanie w jak najszerszym zakresie długości fal (intencjonalnie w pełnym zakresie). W praktyce większość bolometrów jest wrażliwa na promieniowanie w zakresie widzialnym i podczerwonym. Współczesne bolometry działają na zasadzie zmiany oporu elektrycznego czujnika pod wpływem zmiany temperatury wywołanej pochłanianiem padającego promieniowania. Wpływa to na zmianę natężenia prądu w obwodzie. Czujnik stanowią cienkie druciki lub folia, wykonane z metalu, półprzewodnika albo materiału nadprzewodzącego; zmianę oporu elektrycznego czujnika, proporcjonalną do ilości pochłoniętej energii, mierzy się zwykle za pomocą mostka pomiarowego; próg czułości bolometru jest wysoki, rzędu 10–10 wata. Najbardziej czułe są bolometry nadprzewodnikowe znajdujące się w stanie bliskim nadprzewodnictwa. W tym zakresie temperatur niewielkie ilości padającej energii powodują znaczny wzrost oporu.
Detektor - urządzenie służące do wykrywania (detekcji) i ewentualnie rejestracji . Detekcji podlegać mogą różne obiekty, zjawiska i parametry fizyczne Detektory stosuje się wówczas, gdy badany sygnał nie możne być zarejestrowany bezpośrednio zmysłami człowieka lub wówczas, gdy działa jako element urządzenia automatycznie reagującego na nadejście sygnału oraz wtedy, gdy pożądana jest bezobsługowa rejestracja sygnałów. Detektor zamienia wykrywany sygnał na formę możliwą do obserwacji lub rejestracji.
Dielektryk, izolator elektryczny – materiał, w którym bardzo słabo przewodzony jest prąd elektryczny. Może to być rezultatem niskiej koncentracji ładunków swobodnych, niskiej ich ruchliwości, lub obu tych czynników równocześnie.
Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego – kwantowomechaniczna teoria opisująca przewodnictwo elektryczne. W przeciwieństwie do teorii klasycznej punktem wyjścia w tej teorii jest statystyka Fermiego-Diraca i falowa natura elektronów. Najważniejszym pojęciem tej teorii jest pasmo energetyczne - jest to przedział energii, jaką mogą posiadać elektrony w przewodniku. Istnienie ciągłego widma energetycznego jest związane z oddziaływaniem na siebie poszczególnych atomów (jest to zbiór bardzo blisko położonych widm liniowych), natomiast występowanie obszarów zabronionych wynika z warunków nakładanych na periodyczność funkcji falowej elektronów.

Reklama