|
разделением
на
электрон
и
дырку
.
При
этом
второй
процесс
требу
-
ет
энергии
,
равной
энергии
связи
экситона
∆
Е
i
.
Поэтому
,
как
пока
-
зано
на
рис
. 5.13,
связанные
состояния
экситона
,
расположены
в
запрещенной
зоне
полупроводника
,
чуть
ниже
границы
зоны
проводимости
.
Рис
. 5.13.
Связанные
состояния
экситона
вблизи
границы
зоны
проводимости
При
малых
концентрациях
экситоны
ведут
себя
в
кристалле
подобно
газу
.
Если
создающее
экситоны
излучение
является
дос
-
таточно
мощным
,
то
при
больших
концентрациях
становится
существенным
их
взаимодействие
и
возможно
образование
свя
-
занного
состояния
двух
экситонов
–
экситонной
молекулы
–
би
-
экситона
.
При
критических
концентрациях
(
зависящих
от
темпе
-
ратуры
)
происходит
«
сжижение
»
экситонного
газа
,
обладающего
большой
подвижностью
в
неоднородных
полях
.
103
Вопросы
для
самоконтроля
1.
На
какие
группы
по
уровням
осреднения
свойств
обыч
-
но
подразделяют
конструкционные
материалы
?
2.
Какие
модели
силового
взаимодействия
атомов
в
кри
-
сталлической
решетке
вы
знаете
?
3.
В
чем
состоит
различие
кристаллического
и
аморфного
состояний
в
материалах
?
4.
Что
называется
энергией
сублимации
?
5.
Какие
типы
кристаллических
решеток
вы
знаете
?
Како
-
вы
их
основные
характеристики
?
6.
Что
такое
анизотропия
?
7.
Какие
типы
жидких
кристаллов
вы
знаете
?
8.
Каковы
основные
дефекты
кристаллического
строения
?
Чем
отличается
линейная
дислокация
от
винтовой
дислокации
?
Что
характеризует
вектор
Бюргерса
?
9.
Каковы
особенности
зонного
энергетического
спектра
изолированных
атомов
?
10.
Охарактеризуйте
классификацию
твердых
тел
по
зон
-
ной
теории
.
11.
Какие
процессы
называют
генерацией
и
рекомбинаци
-
ей
носителей
тока
в
полупроводнике
?
12.
Механизмы
собственной
и
примесной
проводимости
полупроводников
.
13.
Что
характеризует
уровень
Ферми
в
энергетическом
спектре
кристалла
?
14.
Какая
особенность
движения
носителей
тока
в
кристалле
под
действием
внешнего
электрического
поля
учитывается
введе
-
нием
эффективной
массы
электрона
?
15.
Что
такое
экситон
,
какие
типы
экситонов
вам
известны
?
104
6.
Ф
ИЗИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ОПТИКИ
6.1.
Электромагнитная
природа
света
Для
описания
свойств
света
привлекают
упрощенные
мо
-
дели
,
чтобы
в
первом
приближении
понять
,
как
именно
испуска
-
ют
свои
лучи
источники
света
,
будь
то
Солнце
или
лазер
.
Свето
-
вые
лучи
согласно
квантовой
теории
могут
восприниматься
как
прямолинейные
траектории
частиц
света
,
или
фотонов
,
исходя
-
щих
от
источников
видимого
излучения
.
Но
если
попытаться
,
пользуясь
точечной
диафрагмой
,
получить
резко
ограниченный
луч
,
то
позади
диафрагмы
будут
отмечены
явления
дифракции
,
вызывающие
расходимость
пучка
относительно
диаметра
отвер
-
стия
.
Поэтому
резкий
световой
луч
создать
не
удается
.
Это
объ
-
ясняется
волновой
моделью
света
.
В
принципе
,
корпускулярная
и
волновая
модели
могут
быть
объединены
на
уровне
унифициро
-
ванного
теоретического
описания
,
которое
,
однако
,
требует
доста
-
точно
глубоких
математических
знаний
.
Для
объяснения
многих
интересующих
нас
явлений
вполне
достаточно
только
волновой
либо
только
корпускулярной
модели
–
опыт
показывает
,
какая
из
них
наиболее
приемлема
в
том
или
ином
случае
.
Так
,
для
пони
-
мания
поглощения
и
излучения
света
лучше
прибегнуть
к
пред
-
ставлению
частиц
,
а
для
описания
распространения
света
и
явле
-
ний
интерференции
можно
привлечь
волновое
поле
.
Волновая
оптика
описывает
видимое
излучение
как
попе
-
речную
электромагнитную
волну
,
в
которой
периодически
и
с
равной
частотой
ν
возбуждается
напряженность
электрического
поля
Е
и
связанная
с
ним
напряженность
магнитного
поля
Н
.
Век
-
торы
Е
,
Н
и
направление
распространения
всегда
взаимно
орто
-
гональны
.
На
рис
6.1
представлены
напряженности
поля
в
опре
-
деленный
момент
времени
в
зависимости
от
координаты
места
в
направлении
распространения
.
Чтобы
получить
представление
о
пространственном
рас
-
пространении
световых
волн
,
рассматриваются
их
фазовые
по
-
верхности
,
или
плоскости
–
например
,
места
максимальных
на
-
105
пряженностей
поля
.
Интервал
между
двумя
соседними
фазовы
-
ми
поверхностями
составляет
длину
волны
λ
.
При
плоской
вол
-
не
фазовые
поверхности
параллельны
.
Рис
. 6.1.
Напряженность
электрического
(
Е
)
и
магнитного
(
Н
)
полей
в
световой
волне
в
фиксированный
момент
времени
.
Волна
распространяется
в
направлении
z
Между
частотой
ν
,
длиной
волны
λ
и
скоростью
распро
-
странения
с
существует
следующая
зависимость
:
λ ν
.
c
= ⋅
(6.1)
В
вакууме
скорость
света
с
= 2,998
⋅
10
8
м
/
с
.
Для
большин
-
ства
оптических
явлений
достаточно
рассмотрения
напряженно
-
сти
электрического
поля
.
Напряженность
поля
световой
волны
не
поддается
прямому
измерению
.
Вместо
этого
можно
опреде
-
лять
интенсивность
либо
энергетическую
освещенность
I,
вы
-
ражаемую
через
временное
среднее
значение
квадрата
амплиту
-
ды
напряженности
поля
Е
:
2
0
0
µµ
εε
I
E
=
,
(6.2)
где
ε
0
= 8,854
⋅
10
–12
Ф
/
м
–
абсолютная
диэлектрическая
прони
-
цаемость
;
ε
–
относительная
диэлектрическая
проницаемость
;
µ
0
= 4
π
⋅
10
–7
Гн
/
м
–
абсолютная
магнитная
проницаемость
;
µ
–
относительная
магнитная
проницаемость
.
Горизонтальная
черта
над
Е
2
символизирует
значение
,
осредненное
по
времени
.
Едини
-
цей
измерения
напряженности
электрического
поля
является
В
/
м
,
106
а
единицей
измерения
плотности
мощности
служит
Вт
/
м
2
.
Коэф
-
фициент
пропорциональности
0
0
µµ
εε
Z
=
обладает
размерно
-
стью
сопротивления
и
обозначается
поэтому
как
«
волновое
сопро
-
тивление
».
Для
вакуума
и
воздуха
(
ε
= 1,
µ
= 1) Z = 377
В
/
А
.
В
прозрачной
среде
свет
распространяется
медленнее
,
чем
в
вакууме
.
Скорость
света
υ
в
такой
среде
определяется
как
υ
c n
=
.
Постоянная
вещества
п
именуется
показателем
прелом
-
ления
и
выражается
через
относительную
диэлектрическую
и
магнитную
проницаемости
среды
:
ε
µ
n
=
⋅
.
(6.3)
При
попадании
света
на
границу
раздела
между
двумя
оп
-
тическими
средами
с
показателями
преломления
п
1
и
п
2
углы
падения
α
1
и
преломления
α
2
связаны
известным
законом
пре
-
ломления
(
закон
Снеллиуса
):
1
1
2
2
sin
α
sin
α
n
n
⋅
=
⋅
,
(6.4)
из
которого
следует
,
что
при
возрастании
угла
падения
увеличи
-
вается
и
угол
преломления
.
В
случае
падения
луча
из
оптически
более
плотной
среды
в
менее
плотную
( n
1
> n
2
)
угол
преломле
-
ния
достигает
максимального
значения
α
2
= 90°,
т
.
е
.
луч
после
падения
под
предельным
углом
(
α
1
=
α
пр
)
на
поверхность
Do'stlaringiz bilan baham: |
