Тепловое излучение и люминесценция

.Излучение телами электромагнитных волн света (свечение тел) может осуществляться за счёт различных видов энергии. Испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергий тел называется тепловым излучением. Все остальные виды свечения, возбуждаемые за счет любого вида энергии, кроме внутренней (тепловой), называется люминесценцией. В зависимости от природы излучения энергии различают следующие виды люминесценция:

1. хемилюминесценция - излучение энергии за счет химических реакций (например, окисление фосфора на воздухе - в часах, елочных игрушках и т.д.);

2. катодолюминесценция - свечение твердых тел при бомбардировке их электронами (ЭЛТ – электронно-лучевая трубка в осциллографах, кинескоп телевизора и т.д.);

3. электролюминесценция - свечение в твердых телах под воз­действием электрического поля (неоновые лампы, лампы дневного света, ртутные лампы; дуговой разряд; светодиод и т.д.);

4. фотолюминесценция - свечение при поглощении падающего на тело электромагнитного излучения (дорожные знаки);

5. сцинтилляция - свечение в результате поглощения ионизирующего излучения (сцинтилляционные детекторы).

Люминесценция, которая срезу прекращается при окончании действия возбудителя свечения, называется флуоресценцией, а продолжающаяся в течение длительного времени после прекращения действия возбудителя свече­ния - фосфоресценцией.

Тепловое излучение это электромагнитное излучение, возбуждаемое за счет энергии движения атомов и молекул (внутренней энергии тел). Тепловое излучение свойственно всем телам при температурах выше абсолютного нуля. Т = 0 К = -273,15 °С.

1-тело;

2 - термостат.

W_погл = W_изл - равновесность теплового излучения.

Тепловое излучение является равновесным, то есть энергия, которая под­водится к телу и испускается телом, равны. Если излучающее тело не получает энергии (теплоты) из вне, то оно охлаждается. Тепловое излучение подверже­но саморегулированию. Предположим, что тело излучает больше энергии, чем поглощает. В результате этого его внутренняя энергия уменьшается, следова­тельно, температура тела понижается, соответственно, интенсивность излучения падает, и так будет происходить до тех пор, пока начнется равновесный процесс, при котором W_изл = W_погл. Процессы, связанные с установлением равновесного теплового излучения объясняются зависимостью интенсивности теплового излучения тела от его температуры. При низких температурах тела излучают невидимые инфракрасные волны. При высоких - крас­ное свечение. Раскаленные тела дают белое свечение.

Из всех видов излучения равновесным может быть только тепловое из­лучение. К равновесным процессам применимы законы термодинамики, поэтому тепловое из­лучение может быть описано с использованием законов рав­новесной термодинамики.

Лучеиспускательная способность Коэффициент поглощения.

Абсолютно черное тело

Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости - лучеиспуска­тельная способность (r_ν,T) - определяет количество энергии, излучаемой с единицы площади поверхности излучающего тела за единицу времени в еди­ничном интервале частот от ν до ν + dν

(1)

[r_ν,T] = Дж/м²

где r_ν,T - является функцией частоты и температуры. Используется также за­пись r_λ,T - функция длины волны и температуры. Найдем связь между ними.

Из (1) следует

Так как λ = с/ν, следовательно

где с - скорость света, равная 3·10⁸ м/с,

Второй характеристикой теплового излучения является поглощающая способность - а_ν,Т, которая также является функцией частоты и температуры. Поглощающая способность а_ν,Т (или коэффициент поглощения) показыва­ет, какая часть энергии падающей за единицу времени на единицу плоской по­верхности данного тела, поглощается.

а_ν,Т ≤ 1, [а_ν,Т] = l (безразмерная величина).

Тело, коэффициент поглощения которого равен 1, называется абсолютно черным телом (а.ч.т.). Абсолютно черное тело способно поглощать полностью при любой температуре всё падающее на тело излучение любой частоты.

Абсолютно черного тела в природе нет, однако сажа, черный бархат, зрачок глаза в определенном интервале частот по своим свойствам близки к аб­солютно черному телу.

Идеальной моделью черного тела является замкнутая полость с небольшим отверстием.

Луч света в полости в результате многократных отражений от стенок полностью

поглощается. Чем меньше величина отверстия, тем меньше интенсивность выходящего света, тем ближе коэффициент поглощения к 1. Примером такой полости может быть зрачок глаза.

Тело с полостью - пример абсолютно черного тела (а_ν,Т =1).

Если а_ν,Т< 1 и при этом а_ν,Т = const, то тело явля­ется серым.

Закон. Кирхгофа

Кирхгоф в 1855 году установил закон, согласно которому, отношение лу­чеиспускательной способности данного тела к поглощающей способности есть величина, не зависящая от природы тела, является для всех тел универ­сальной функцией частоты (длины волны) и температуры, равная лучеиспуска­тельной способности абсолютно черного тела.

Следствие закона Кирхгофа:

1. Так как для любого тела а_ν,Т< 1, то из закона Кирхгофа следует, что лучеиспускательная способность любого тела r_ν,Т<r_{ν,Та.ч.т.}

r_ν,Т = a_ν,Т ·r_{ν,Та.ч.т.}

1. Если, тело не поглощает электромагнитное излучение какай-то частоты ν, то есть a_ν,Т = 0, то оно его и не излучает, так как r_ν,Т = a_ν,Т ·r_{ν,Та.ч.т.} = 0.

Закон Кирхгофа описывает только тепловое излучение. Излучение, кото­рое не подчиняется закону Кирхгофа, не является тепловым - критерий теплового излучения.

Закон Кирхгофа можно получить, рассматривая равновесное тепловое из­лучение. Пусть даны две пластины, изолированные от внешней среды. При этом пластика А является а.ч.т. А и В находятся в условиях термодинамического равновесия.

dW_погл = a_ν,ТdW_пад

dW_пад = dW_изл , так как наблюдается термодинамическое равновесие

dW_{пад В} = dW_{изл А} =r_{ν,Та.ч.т.}dν ;

dW_{погл B} = a_ν,ТdW_{пад B} = a_ν,Тr_{ν,Та.ч.т.}dν= dW_{изл B} = r_ν,Тdν

r_ν,Т = a_ν,Т ·r_{ν,Та.ч.т.}, следовательно, r_ν,Т /a_ν,Т = r_{ν,Та.ч.т}

Ввиду того, что поверхность В выбрана совершенно произвольно, полу­ченный результат будет справедлив в случае любой поверхности.

Самым распространенным в природе видом электромагнитного излучения является тепловое излучение, или лучеиспускание; оно со­вершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул ве­щества, т. е. за счет внутренней энергии вещества, и потому ведет к охлаждению излучающего тела. Лучеиспускание присуще всем телам при любой температуре, отличной от абсолютного нуля. Теп­ловое излучение имеет сплошной спектр, однако распределение энер­гии в нем существенно зависит от температуры: при низких темпе­ратурах тепловое излучение является преимущественно инфракрас­ным, при высоких температурах — видимым и ультрафиолетовым.

Всякое тело, излучая само, вместе с тем поглощает часть лучис­той энергии, испускаемой другими (окружающими) телами; этот процесс называется лучепоглощением. Он ведет к нагреванию данного тела.

Очевидно, что, теряя энергию путем лучеиспускания и в то же время получая энергию путем лучепоглощения, данное тело должно в конце концов прийти в состояние теплового, или лучистого, равно­весия, при котором потеря энергии за счет лучеиспускания компен­сируется притоком энергии за счет лучепоглощения. Температура, соответствующая этому состоянию, называется температурой лучи­стого равновесия.

Воображаемое тело, поглощающее при любой температуре всю падающую на него лучистую энергию, называется абсолютно черным телом\ лучепоглощательная способность такого тела для всех длин волн одинакова и равна единице (Лх = А = 1). Для видимой части спектра те­лом, близким по своим свойствам к абсолютно черному, является сажа (А = 0,95).

Практически наиболее совершенным абсолют­но черным телом является малое отверстие в рИс. 352 стенке замкнутой полости, внутренняя поверх­ность которой зачернена (рис. 352). Луч, попав­ший в отверстие, многократно отражается стенками полости и прак­тически не выходит обратно, поскольку при каждом отражении значи­тельная часть его энергии поглощается стенками

Абсолютно черное тело, поглощая падающую на него лучистую энергию, вместе с тем само излучает. Поэтому при низкой температу­ре полости отверстие в ней кажется черным; если же полость на­грета до высокой температуры, то отверстие представляется ярко светящимся. Примерами практически абсолютно черных тел могут служить зрачок глаза и смотровое отверстие мартеновской печи.

Закон излучения Кирхгофа -Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы. Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела . С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону , именуемым излучательной способностью тела.

Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры:

По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, то есть для него . Поэтому функция совпадает с излучательной способностью абсолютно чёрного тела, описываемой законом Стефана — Больцмана, вследствие чего излучательная способность любого тела может быть найдена исходя лишь из его поглощательной способности.

Законы излучения абсолютно черного тела. Гипотеза Планка

Законы излучения абсолютно чёрного тела[править | править вики-текст]

Классический подход[править | править вики-текст]

Изначально к решению проблемы были применены чисто классические методы, которые дали ряд важных и верных результатов, однако полностью решить проблему не позволили, приведя в конечном итоге не только к резкому расхождению с экспериментом, но и к внутреннему противоречию — так называемой ультрафиолетовой катастрофе.

Изучение законов излучения абсолютно чёрного тела явилось одной из предпосылок появления квантовой механики.

Первый закон излучения ВинаПервая формула Вина справедлива для всех частот. Любая более конкретная формула (например, закон Планка) должна удовлетворять первой формуле Вина.

Из первой формулы Вина можно вывести закон смещения Вина (закон максимума) и закон Стефана — Больцмана, но нельзя найти значения постоянных, входящих в эти законы.

Исторически именно первый закон Вина назывался законом смещения, но в настоящее время термином «закон смещения Вина» называют закон максимума.

Второй закон излучения Вина

В 1896 году Вин на основе дополнительных предположений вывел второй закон:

где C₁, C₂ — константы. Опыт показывает, что вторая формула Вина справедлива лишь в пределе высоких частот (малых длин волн). Она является частным конкретным случаем первого закона Вина.

Позже Макс Планк показал, что второй закон Вина следует из закона Планка для больших энергий квантов, а также нашёл постоянные C₁ и C₂. С учётом этого, второй закон Вина можно записать в виде:

где h — постоянная Планка,

k — постоянная Больцмана,

c — скорость света в вакууме.

Закон Рэлея — Джинса

Попытка описать излучение абсолютно чёрного тела исходя из классических принципов термодинамики и электродинамики приводит к закону Рэлея — Джинса:

Эта формула предполагает квадратичное возрастание спектральной плотности излучения в зависимости от его частоты. На практике такой закон означал бы невозможностьтермодинамического равновесия между веществом и излучением, поскольку согласно ему вся тепловая энергия должна была бы перейти в энергию излучения коротковолновой области спектра. Такое гипотетическое явление было названо ультрафиолетовой катастрофой.

Тем не менее закон излучения Рэлея — Джинса справедлив для длинноволновой области спектра и адекватно описывает характер излучения. Объяснить факт такого соответствия можно лишь при использовании квантово-механического подхода, согласно которому излучение происходит дискретно. Исходя из квантовых законов можно получить формулу Планка, которая будет совпадать с формулой Рэлея — Джинса при .

Этот факт является прекрасной иллюстрацией действия принципа соответствия, согласно которому новая физическая теория должна объяснять всё то, что была в состоянии объяснить старая.

Закон Планка

Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры и частоты определяется законом Планка:

где — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале частот в перпендикулярном направлении на единицу телесного угла (размерность в СИ:Дж·с⁻¹·м⁻²·Гц⁻¹·ср⁻¹).

Эквивалентно,

где — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале длин волн в перпендикулярном направлении на единицу телесного угла (размерность в СИ:Дж·с⁻¹·м⁻²·м⁻¹·ср⁻¹).

Полная (т.е. испускаемая во всех направлениях) спектральная мощность излучения с единицы поверхности абсолютно чёрного тела описывается этими же формулами с точностью до коэффициента π: ε(ν, T) = πI(ν, T), ε(λ, T) = πu(λ, T)^[5].

Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа Электромагнитное излучение обусловлено колебаниями электрических зарядов, в частности, зарядов, входящих в состав атомов и молекул вещества. Возникновение электромагнитных волн с различными частотами обусловлено различными физическими эффектами: · колебательные и вращательные движения молекул - инфракрасное излучение; · энергетические переходы электронов в атоме - видимое, УФ и рентгеновское излучения. Возбудить такие колебания и переходы можно различными способами. Наиболее простой - путем нагрева тел. Так возникает распространенный вид электромагнитного излучения - тепловое излучение (испускание). Оно совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества, т.е. за счет внутренней энергии тела, что приводит к охлаждению излучающего тела. Тепловое излучение присуще всем телам при любой температуре, отличной от абсолютного нуля. Оно имеет сплошной спектр, однако распределение энергии в спектре существенно зависит от температуры. При низкой температуре тепловое излучение является преимущественно инфракрасным, при высокой температуре возникают световое и УФ излучения. Рентгеновское излучение атомов за счет нагревания получить не удается, поскольку тела скорее расплавятся, чем энергия тепловых колебаний достигнет значений, сравнимых с энергией рентгеновского диапазона. Всякое тело, излучая само, обязательно поглощает часть энергии, испускаемой окружающими телами. Процесс поглощения ведет к нагреву данного тела. Очевидно, что, теряя энергию за счет испускания и получая за счет поглощения, тело должно прийти в состояние теплового (лучистого) равновесия. Для количественной характеристики процессов теплового излучения и поглощения вводятся такие характеристики. 1. Энергетическая светимость (полная испускательная способность) тела R - это энергия, излучаемая с единицы площади поверхности тела в единицу времени: (4.2.1) Энергетическая светимость имеет размерность [Дж/(м2·с)]. 2. Полная поглощательная способность тела А - отношение лучистой энергии, поглощаемой телом, ко всей падающей на него лучистой энергии: (4.2.2) А - безразмерная величина. Величины R и А зависят от природы тела и от температуры. Опыт показывает, что энергия, испускаемая (поглощаемая) телом, различается для различных длин волн. В связи с этим вводится понятие спектральной испускательной (поглощательной) способности. 3. Спектральной испускательной способностью тела называется энергетическая светимость, приходящаяся на спектральный интервал длин волн Δλ: (4.2.3) 4. Спектральной поглощательной способностью тела называется аналогичная величина: (4.2.4) Поглощательная способность всех реальных тел меньше единицы. Например, для видимой части спектра А(Al) = 0,1; A(Cu) = 0,5; A(H2O) = 0,67. Воображаемое тело, поглощающее при любой температуре всю падающую на него лучистую энергию, называется абсолютно черным телом. Поглощательная способность такого тела для всех длин волн одинакова и равна единице: (4.2.5) Для видимой части спектра телом, близким по своим свойствам к абсолютно черному, является сажа (А = 0.95).моделью черного тела является сферическая полость с малым отверстием, внутренняя поверхность которой зачернена. Луч, попавший в отверстие, претерпевает многократные отражения стенками полости и практически не выходит обратно, поскольку при каждом отражении часть его энергии поглощается. Абсолютно черное тело, поглощая падающую на него лучистую энергию, вместе с тем само излучает. Поэтому при низкой температуре полости отверстие в ней кажется черным; если же полость нагрета до высокой температуры, то отверстие представляется ярко светящимся. Примерами, близкими к абсолютно черному телу, могут служить зрачок глаза и смотровое отверстие мартеновской печи. Испускательная и поглощательная способности тела связаны между собой. Рассмотрим изолированную систему из двух тел, имеющих различную температуру и обменивающихся энергией посредством лучеиспускания и лучепоглощения. Через некоторое время в системе установится тепловое равновесие. Пусть значения испускательной и поглощательной способностей тела при двух температурах лучистого равновесия равны: R', R'' и A', A''. Предположим, что первое тело испускает в единицу времени с единицы площади в n раз больше энергии, чем второе: (4.2.6) Однако тогда первое тело должно и поглощать в n раз больше энергии, чем второе: (4.2.7) поскольку иначе первое тело начнет охлаждаться по сравнению со вторым, что противоречит условию теплового равновесия. Из (4.2.6) и (4.2.7) следует, что: (4.2.8) Если изолированная система состоит из многих тел с различными испускательными и поглощательными способностями, и одно из них является абсолютно черным, то аналогично можно придти к выводу: (4.2.9) где ε - испускательная способность абсолютно черного тела, поскольку его поглощательная способность А = 1. Для всех тел при данной температуре отношение испускательной способности к поглощательной способности есть постоянная величина, равная испускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре (закон Кирхгофа). Закон Кирхгофа справедлив и для спектральных испускательной и поглощательной способностей тел: (4.2.10) Следствия закона Кирхгофа: 1. Испускательная способность любого тела при данной температуре равна произведению его поглощательной способности на испускательную способность абсолютно черного тела при той же температуре: (4.2.11) 2. Испускательная способность любого тела меньше испускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре (R = Aε, но А< 1, следовательно, R < ε). 3. Если тело не поглощает каких-либо волн, то оно и не испускает их (Rλ = Aλελ, поэтому Rλ = 0 при Aλ = 0). Соотношения (4.2.11) позволяют определять испускательную способность любого тела, если известны его поглощательная способность А и испускательная способность абсолютно черного тела e. Значения А и ε определяют опытным путем. Изменяя поглощательную способность поверхности земли, можно в значительных пределах регулировать температуру теплового равновесия верхнего слоя почвы. Это делают в агрономии с помощью мульчирования. Например, для увеличения поглощательной способности почвы применяют темную мульчу (торфяной и угольный порошок), для уменьшения - светлую (молотый мел). 4.2.2. Законы излучения абсолютно черного тела Зависимость полной испускательной способности R абсолютно черного тела от температуры была получена в 1879 г. австрийским физиком И. Стефаном и обоснована теоретически в 1884 г. Л. Больцманом. Полная испускательная способность R абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры (закон Стефана-Больцмана): (4.2.12) где σ = 5,67·10-8 Вт·м-2·К-4 - постоянная Стефана-Больцмана. Спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела имеет максимум, который смещается в зависимости от абсолютной температуры этого тела. На Рис. 4.2.1 показано распределение энергии и смещение максимума при различных температурах в спектре излучения угля близком к абсолютно черному телу. Рис. 4.2.1. Спектральная плотность излучения угля Характер этого смещения выражается законом Вина - длина волны, соответствующая максимуму излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре: (4.2.13) где b = 2,9·10-3м·К - постоянная Вина. Из Рис. 4.2.1 следует, что с повышением температуры испускательная способность возрастает (увеличивается площадь под кривой), а длина волны, соответствующая максимуму излучения, уменьшается. Наглядным примером, подтверждающим изменение длины волны максимума излучения, является изменение цвета свечения нагреваемого металла. Сначала металл остается темным (максимум лежит в ИК области спектра), затем при достаточно высокой температуре появляется красное свечение металла ("красное каление"), потом оранжевое, желтое и, наконец, голубовато-белое свечение ("белое каление"). Конечно, металл не является абсолютно черным телом, но некоторые черты последнего сохраняются. При температуре 6000 К максимум излучения приходится на видимый свет (λмакс ≈ 0,5 мкм). Отсюда следует, что наиболее выгодный в световом отношении источник света должен иметь такую температуру, при которой световой КПД (отношение энергии излучения, приходящейся на видимую часть спектра, ко всей энергии излучения) оказывается около 15%, поскольку большая часть энергии излучения приходится на ИК лучи. У современных осветительных ламп температура нити накала равна приблизительно 3000 К, что соответствует световому КПД примерно 3%. На законе Вина основана оптическая пирометрия. Так, максимум излучения Солнца приходится на видимый свет (λмакс ≈ 0,47 мкм). Поэтому, согласно закону Вина, имеем: Законы Стефана-Больцмана и Вина являются частными законами излучения абсолютно черного тела, они не дают полной картины распределения энергии по длинам волн при различных температурах. 4.2.3. Световые кванты. Формула Планка Макс Планк высказал революционную гипотезу, согласно которой электромагнитная энергия может излучаться только определенными порциями - квантами ε - энергии. Поэтому излучение любого тела производится с энергией, кратной минимальному значению nε (n = 1, 2, 3, ...). Квант энергии электромагнитного излучения пропорционален частоте (обратно пропорционален длине волны): (4.2.14) где с - скорость света в вакууме, h = 6,625·10-34Дж·с - постоянная Планка. По формуле (4.2.14) можно вычислить квант энергии для излучения с любой длиной волны. Процесс поглощения также, как и процесс излучения электромагнитной энергии, имеем прерывистый (квантовый) характер. Особенно заметны квантовые особенности поглощения и излучения для коротких длин волн, порождаемых атомами и молекулами. Поэтому законы классической физики, полученные из наблюдений за макрообъектами, не вполне пригодны для описания процессов, происходящих на уровне атомов и молекул или еще более глубоких степенях изучения материи. На основе представлений о квантовом характере теплового излучения Планк получил такое выражение для спектральной излучательной способности абсолютно черного тела: (4.2.15) Формула Планка находится в полном соответствии с опытными данными. Из нее могут быть получены законы Стефана-Больцмана и Вина. 4.2.4. Фотоэлектрический эффект. Закон Эйнштейна Помимо волновых свойств, свет обладает некоторыми свойствами, которые позволяют сказать, что световой поток - это поток особых частиц (фотонов), обладающих определенной энергией и импульсом. Одним из доказательств этого были опыты по изучению внешнего фотоэлектрического эффекта. Эти опыты служат также доказательством гипотезы Планка о квантах. Фотоэффектом называется освобождение (полное или частичное) электронов от связей с атомами и молекулами вещества под воздействием света. Внешний фотоэффект - это явление вырывания электронов из твердых и жидких веществ под действием света, при этом электроны выходят за пределы вещества. Если электроны остаются внутри вещества, но освобождаются от связи с конкретным атомом, то такой фотоэффект называют внутренним. Внешний фотоэффект наблюдается у металлов (Рис. 4.2.2). Рис. 4.2.2. Схема наблюдения внешнего фотоэффекта Отрицательный полюс батареи присоединен к металлическому катоду (например, из цинка), который освещается через прозрачное окно. Как только на катод падает свет, вырываемые из него фотоэлектроны начинают двигаться к аноду, и в цепи возникает ток, регистрируемый гальванометром. Было установлено, что фотоэффект может быть объяснен на основе квантовой теории света. По этой теории, световой поток определяется некоторым числом световых квантов, падающих на поверхность металла в единицу времени. Каждый фотон может взаимодействовать только с одним электроном. Поэтому максимальное число фотоэлектронов должно быть пропорционально световому потоку. Полностью фотоэффект можно описать с помощью закона Эйнштейна: (4.2.16) где А - работа выхода электрона из металла или жидкости, m - масса и v - скорость вырванных электронов (фотоэлектронов). Из уравнения Эйнштейна следует, что энергия одного светового кванта затрачивается на вырывание одного электрона и придания ему кинетической энергии. Поскольку А - величина для данного вещества постоянная, скорости фотоэлектронов оказываются зависящими только от частоты падающего света. Например, для платины А = 5,29 эВ, для цинка А = 4,19 эВ, для цезия А = 1,89 эВ. Внешний фотоэффект возможен, когда выполняется неравенство: (4.2.17) В случае равенства энергии фотона работе выхода получаем: (4.2.18) Частота (4.2.18) соответствует красной границе фотоэффекта, поскольку это минимальная частота, еще вызывающая фотоэффект. Ей соответствует длина волны света, близкая к длинным волнам (красной части спектра). Применение внешнего фотоэффекта позволило создать вакуумный фотоэлемент. Материалом катода является соединения сурьмы и цезия или цезия и кислорода, обладающие высокой фоточувствительностью. Внутренний фотоэффект наблюдается в полупроводниках и в некоторых диэлектриках. Фотоэлементы, основанные на внутреннем фотоэффекте, называются фотосопротивлениями, поскольку при освещении такого прибора его электрическое сопротивление резко уменьшается. Фотоэффект в полупроводниках применяют также для создания солнечных батарей. 4.2.5 Взаимодействие света с веществом. Поглощение света. Закон Бугера. Закон Бугера-Ламберта-Бера Рис. 4.2.3 Схема к выводу закона поглощения света (черными точками обозначены атомы, в которых фотоны были захвачены электронами) При прохождении света через вещество часть фотонов захватывается атомами вещества и световой поток ослабляется. Захват фотона может происходить вследствие фотоэффекта или вследствие возбуждения атома, при котором фотон переводит оптические электроны атома на энергетические уровни. Чем больше атомов и молекул встретится на пути светового потока, тем больше вероятность захвата фотона и тем больше поглощение света. Поглощением света называют ослабление интенсивности света при прохождении через любое вещество вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии.