道人山农场
摘 要 .............................................................. 1 Abstract ............................................................ 1 1 光电效应的概念 ................................................... 1 1.1光电导效应 ..................................................... 2 1.2光生伏特效应 ................................................... 2 2 光电效应的实验规律 ............................................... 2 3 光效应和典理论的矛盾处 ....................................... 3 4 光效应的科学解释 ............................................... 3 5 光电效应的物理意义 ............................................... 3 6光电效应在近技术中的应用 ........................................ 4 6.1常用的光电器件 ................................................. 4 6.2常用光
光电效应及其应用
摘 要:本文介绍了光电效应的发现及发～简要叙述了爱
说对光效应的解释及通过实验来验证了因斯坦的光量子
释的正性。并介绍了光电效应在现代科学技术
关键
The photoelectric effect and its application
Absract:This passage introduce the discovery and development of photo-electr-
ic effect, it brief introduce Einstein's light quanta hypothesis's contribute to explainin-
g photo-electric effect and theory physics，it also introduce the application of photo-electric effect in modern scientific technology.
Key words:Photoelectric effect;Light quantum;Frequency;Theory of Relativity
引言
光照射某些物质上，引起物质的电性发生变化。这类光
Photoelectric effect)。 人们统
光照射某些物质上，有电子从物质面发射出来的现
应(Photoelectric effect)。这现象最早是1887年赫
电磁理论偶然发现的。之后霍尔瓦克斯、J?J?汤姆孙、勒
象进行系统研究，命名为光电效应，并
斯坦在《关于光的产生和转化的一个启性观点》一文中，
光电效进行了全面的解释。1916年，美国科学家密立根
验证明爱因斯坦的理论解释，从而也明了光量子理论，
们所接受。
1 光电效应的
光电效分为:外光电效应和内光电效。光电效应中多数
只能从靠金属表面内的浅层(小于,m)出，不能从金属内
[1]波能量进入金属表面后不到1,m的距离就基本
外光电应是被光激发产生的电子逸出质表面，形成真
象。内电效应是被光激发所产生的载流
1
动，使物的电导率发生变化或产生光生伏特象。分为光电导效应
1.1 光电导效
在作用下，电子光能量从键合态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化。当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导材料，光辐射能量又足够强，光电料价带上电子将被激发到导带上去，使光导体电
1.2 光生伏特效
在光作能使物体一方向电动势现象如图1。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管。 基于外光电效应的子元件光电管、光电倍增管。电倍增管将一次次闪光转换成一个个放
图1 光电效应
2 光电效应的实验
(1)种金属在光电效应是存在极限频率(或称截止频率)，即照射光的频率不能低于某一临界值。只有当光频率于一定值时，才有光子发射出;如果入射光的频率低于极
[2]都无法使电子逸
(2)电效应中产生的光电子的速度与的频率有关，而
(3)光电效的瞬时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的度论强弱，光的产生都几乎是瞬时的，
,910s电流。响应时间不
(4)入射光强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内由单位面积是出光电子数目。在光颜色不变的情况下，
[3]定颜色的光，入射光越强，一时间内发射的电
2
3 光电效应和经典理论的
在光电效应，释放光电子显然需足够能量。根据经典电磁理论，是电磁波，电磁波的能量决定于它的强度，即只与电磁波振幅有关，而与电磁波的频率无关。而实验规律中的第一、第二两点显然用经典理论无法解释。第三条也不能解，因为根据经理论，对很弱光要想使电子获得足够的能逸出，必须有一个能积累的过程而不可能瞬时产生光电子。有这些实上已经露出了典理论的缺陷，
爱因斯为解释光电效,1905年发表了为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文,该文提出了光量子-光子假说,其内容是:当光束在和物相互作用,其能流并不像波动理论所象的那样连续布,而是集中在一些叫做子(或光量)
[4]表。金属中的电子要么吸收一个光子,要么
,,h, (1)
光电效应满足爱因斯
2h,,1/2mv，, (2) 0
h其中为朗克常数、是光电子逸出金属表的速度、是金属的
称功函数)。
5 光电效应的物理
光电应现象赫兹在做验证麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时偶发的，而这一象却成了突破麦克斯韦
爱坦在研究光电时出的光量子解不仅推广了普朗克的量子理论，证明波粒二象性不只是能量才具有，光辐射本身也是量子化的，同时为物辩证的对立统一规律提供了自科学证据，有不可估量的哲学意义。一理论还波
密立根的定实验研究不仅从实验角度为光量子理论行证明，同时也为波尔原子
1921年，爱因斯坦因建立光量子理并成功解释了光电
3
物理学奖。
1922年，玻尔原子理论也因密立根证实了光量子论获得了实验支持，从而获得
1923年，密立根“因测量基本电荷和研究光电效应”诺尔物理学奖。 6 光电效
我们把将号(或光能)成电号(或电能)器件叫光电器件。现已有光敏管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏组件、色敏器件、光敏可控硅器件、耦合器、光电池等光电器件。这些器件被广泛应用于产、生活、军事等领域。面着重介绍种光
6.1.1 光
光敏管括光电管、光电倍增管和象管类。光电管和光电
[5]光的接收，完成光信号转变电信号的功能。光电管广泛应用于光电自动装置，传真电报、电放映、录音机等设备。光电增管应用于电影放映机
6.1.2 光敏电
光敏电阻是种电导率随吸光子多而变化的电子。当某种物质受到光的照射时，载流子浓度增加，从而增加了电导率，这就是光电导效应。这种附加的电导叫光电导。根据光敏电阻器的光特性，光敏阻器可分为:(1)紫外光敏电阻，用于探测紫外;(2)可见光敏电阻器，主要于自动制、电跟以及照相机的
[6]导、光报警装置、人体病变探测、红外通
6.1.3 光敏二极管、
硅光敏管光敏二极管、光三管两类。硅光管的基本结构是PN结，当硅光敏二极管不受光照时，通过PN结的仅是由环境温度产生的微小暗电流及加反向偏压所生的漏电;只有受到光照时，光的能量成电能，才生光电流。光敏三极管则是信号从基极入，可以通过调
6.1.4 光电耦
4
光电耦器以光为媒介、用传电信号的器件。通常是把发光器(可见光LED或红外光LED)与受光器(光电半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加信号时发器发出光线，受光器接收光后就产生光流，由输出端引出，从而现了“电--
[7]幅器及各种逻辑电路中。用以代替继电
6.1.5 太阳能
硅太阳能是将太阳光接换电能的一种半体器件。硅光电池等效于一个PN结，在光照条件下PN结两端能产生电动势。接上负载后就形成电流。硅太阳能电源统利用的取之不尽的——太阳能。硅光池能组成太能手表、太阳能计算器。另它已被广泛用于造卫星、通
6.2 常用光电器件
6.2.1光敏电阻
光敏电阻用硫化镉(CdS)或硒化镉(CdSe)材料制成
[8]线非常敏感。无照射时呈高阻，随着照度的增高，电阻值迅速降低。对于光敏电阻，在没有光照(E=0)时器件的电阻称为阻，一般一百千欧至几十兆欧。规定的照度，电阻值降成几千欧，
检查光敏时可选择万的R×1K档，表笔分别管脚接通。用黑纸遮住光敏电阻时，电阻读数接近无穷大。有光照时电阻减小。也可以将器件管帽对准入射光线，用纸片在其面晃动，改变光敏电阻的照度，万用表的指针随接收光线的强弱而左右摆。假若万用的指始终停在无
6.2.2光电耦合器
用万用测光电耦，首先用R×100(或R×1K)档测量发射管的正、反向电阻，检查单向导电性;其次分别测接收的集电结与发射结的、反向电，均应单向导电，然后测穿透
[9]与接收管的绝缘电阻应为
6.2.3硅光电池
5
用万用表查光电池有三种:(1)量电阻:将万拨至R×1k档红表笔接+，黑表笔接-。当硅光电池置于暗处时，电阻值呈无穷大;当它靠近白炽灯时，电阻值迅速减小。注意，因硅电池是电源，故表笔不得接反，否则表针将打表。(2)测量开路压:将万用表拨至适当的直流电压(档可由被对的参数来定，
[10]接-，以白炽灯光，当者之间距离变化，开路电压值也随之变化。(3)测量短路电流:将万用表拨至适当的直流电流档(档位可由被测对象的参数来定，不知道参数情下，可选择高档位)，红表笔接+，黑表笔接-，以白炽灯作源，当两者之间距离变化时，路电流也随变化。在日光下测
结语
光电效应物学中一个重要而的象，光的照射下，某物内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们对电效应的深研究对发展量子理论起了根本性的作用。时光电效应可以光信号转变为电信号，动作迅速灵敏，因此用光电应制作光电器件在工
参考文献
[1] 先明，朱佩平，艾尔肯?斯迪克，查新.电效应中金属与光电子
理,2007，26(3):36-40.
[2] 世勋.量子力学教程[M].北京:
[3] 启钧.光学教程[M].北京:高教
[4]
[5] Harshawardhan W(Determination of e/m from measurements of thermionic currents[J](Physi-
cal Review，2002，270(1):3-65(
[6] Nord C(Translating as a Purposeful Activity:Functionalist Approaches Explained[M](Shang-
hai:Shanghai Foreign Language Education Press，2001.
[7] 陈海,汪殿民,朱福龙等.微型柔性剪切应感器的制作研究[J].传
24(8):80-82.
，.. [8] Aharonov Y AAnandan JPhase change during a cyclic quantum evolution[J]Phys Rev
6
,,:. Lett198758(16)1593-1596
..，:[9] Holstein B RThe adiabatic theorem and Berry phase[J]Am J Phys198957(12)'s
. 1079-1084
...，.[10] JB PendryControlling Electromagnetic Fields[J]Science20063121780-1782:
学年论文成绩评
7
评 语
学院意见:
成 绩:
指导教师,签字,: 学院
201 年 月 日 201 年
信阳师范学院本科学年论文写
学院:物理
光电效应及其应用 论
学生名 徐锋 学 号 2011504109 指导教师 刘江峰 职 称 副教 阶段 时间 地点
询论文格式及写作基本要求，确定论文题目 理科楼2013年12月北
送题目由老师检查并进行相关修改及指导写
将初稿由老师修改 理科楼2013
将修改过
老师对论
交稿 科楼2013年12月北楼 6 20
7
8
学生(名) 指
光电效应及其应用论文
光电效应及其应用
摘要：本文绍了光电效应的概念、实验规律以及一些在近代的用，并且简单明了的讲解了一
关键词：内光电效应；外光电效应；波粒二象性；光电器件；
引言：光应是物理学中重而奇的现象。在高某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年现，而正确的解释为爱因斯坦所出。科学家们研究光电效应的过程中，物理者对子的子性有了更加深
1、光电效应的概念
光照射某物质上，有子物表面发射出来现象称之为光电效应（Photoelectric effect）。这一现象最早是1887年赫兹在实研究麦克韦电磁理论时偶然发现的。后霍尔瓦克、J·J·汤姆孙、勒纳分别对这种象
1905，爱因斯《于光的产生转化的一个启发性观点》一文中，用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916年，美科学家密立根通过精密定量实验明了爱因斯坦的理论解释，从
2、内、外光电效应
光电分为：内效应和外光电效应。光电效应中多数金属中的光电子只能从靠近金属表面内的浅层(小于m?)出，不能从金属内层逸出结论。光波能量进入金属
外光电是被光激生的电子逸出质表面，形成真空中的电子的现象。内光电效应是被光激发所产生的载流子（自电子或穴）仍在物质内部运，使物的电导率发生变化或产生光生
外光效应：照射某种物质时，若入射的光子能量足够大，它和物质中的电子相互用，使电子逸出物
利用光子发射材可制成各种光器件。光电倍增管（Photomultiplier Tube）是一种建立外光效应、二次电子效应电子光理论基础上的，把微弱入射
内光电：现代多电探测器都基于内光电效应，其中光激载流子（电子和空穴）保留在材料内部。最重要的内电效应光电导，本征光电体吸收一光 子，就会从价带激发到
空穴。对材料的电场导致了电子和空穴都通过材料传输，并随之在探测器的电中生电 流。于内光电效应的探测器有
3、光电效应的实
(1)种金属在光效应是都存极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。只有当光的频率大一定值，才有光电子发射出来；如果入射的频率低于极限频率时，不论
(2)电效应中产生的光电子的速度光的频率有关，
(3)光电效应时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光的产都几乎是瞬时的，即几乎照到金属时立即产生光
(4)射光的强影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内由单位面积逸出的光电子数目。在光颜色不的情下，入射光越强，和电流越，即一定颜色的光，入射
4、光电效应和经典理论
在光电效应，要释放光电子显然有够的量。根据经典电磁，光是电磁波，电磁波的能量决定于它的强度，即只电磁波的振幅有关，而与电磁波的频率无关。而实验规律中的第一、第二两点显然用经典理论无法解释。三条也不能解，因为根据典理论，对很弱的光要想使子获得足够的能量出，必须有一个能量积累的过程而不能瞬时生光电。所有些实际上已经曝
爱因斯坦为释光电效应,在1905发表题为《关于光的和转化的一个启发性观点》的论文,该文提出了光子-光子假说,其内容是:当光束在和物质相互作用时,其能流并不像波动理论所想象的那样连续分,而是集中一些叫做光子(或光量子)的粒子上。当束照射在金属上,光子一个个地打在它的表面。金属的电子么吸收个光,要么完全不吸
hv=1/2mv0^2+A
光电效应足爱因斯坦方程，h为普朗克常数、v0
5、光电效应在近代技术
我们把光信号（光）转变成电号（或电能）的器件叫光电器件。现已有光敏管、光敏电阻、光敏二极管、光敏极管、光敏组件、色敏器件、光敏可硅器件、光耦合器、光电池
活、军等领域。下面着重介绍几种电器件的应用
（1）光敏管
光敏管光电管、光增和象管三。光电管和光电倍增管都是辐射光的接收器件，完成光信号转变电信号的功能。光电管广泛用于光自动装置，传真电报、影放映机、音机等设备中。光电倍增管应
（2）光敏电阻器
光敏电器是一种率随吸收的光子多少而变化的电子元件。当某种物质受到光的照射时，载流子浓度增加，从增加了导率，这就是光电效应。这附加的电导叫光电导。根
1）紫外光敏电阻器，用于探
2）可见敏电阻器，主要用于自动控制、电跟踪以及照相机的
3）红外敏电阻器，主要用于导弹制导、光警置、人体病变探测、
（3）光敏二极管、
硅光敏管光敏二极管、光三管两类。硅光管的基本结构是PN结，当硅光敏二极管不受光照时，通过PN结的仅是由环境温度产生的微小暗电流及加反向偏压产生的漏流；只有受到光照时，光的能变成电能，才生光电流。光敏三极管则是信号从基极
（4）光电耦合器
光电耦合以光为媒介、传电号的器件。通常是发光器（可见光LED或红外光LED）与受光器（光电半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，光器接收照后就产生光电流，由输出端引出，从而实现了“-光-电”的转换。光电耦合主要用于稳电、光电开关、
（5）太阳能电池
硅太阳能是将太阳光接换电能的一种半体器件。硅光电池等效于一个PN结，在光照条件下PN结两端能产生电动势。接上负载后就形成电流。硅太阳能电系统利用是取之不尽的——太阳能。硅电池能组成太能手表、太阳能计算器。另它已被广泛用
结束语：
光电应现在越受到人们的重视，因为它给人们的生活带来了最大的方便，而且电应在将来还有大的发展空间，所以我们
参考文献：
[1]先明，朱佩平，艾尔肯，光电效应中金属
[2]姜民，半导体内光电效应机器
[3]百度百科；
[多普勒效应及其应用]光电效应及其应用_0
[多普勒效应及其应]光
篇一 : 光电效
目 录
摘 要 .............................................................. 1
Abstract ............................................................ 1
1 光电效应的概念 ................................................... 1
1.1光电导效应 ..................................................... 2
1.2光生伏特效应 ................................................... 2
2 光电效应的实验规律 ............................................... 2
3 光电效应和经典理论的矛盾处 ....................................... 3
4 光电效应的科学解释 ............................................... 3
5 光电效应的物理意义 ............................................... 3
6光电效应在近代技术中的应用 ........................................ 4
6.1常用的光电器件 ................................................. 4
6.2常用光电器件的检测 ............................................. 5
结语 ............................................................... 6
参考文献 ........................................................... 6
光电效
摘 要:本文介绍了光电应的发现
坦的光量子假说对光电效应的解及通过
光子假说对光电效应解释的正性。并介
技术中的应用。
关键词:光电效;光
The photoelectric effect and its application
Absract:This passage introduce the discovery and development of
photo-electr- ic effect, it brief introduce Einstein’s light quanta hypothesis’s contribute to explainin- g photo-electric effect and theory physics，it also introduce the application of photo-electric effect in
modern scientific technology.
Key words:Photoelectric effect;Light quantum;Frequency;
Theory of Relativity
引言
光照射到某些物质上，起物质的
电的现象被人们统称为光电效。 光照
从质表面发射出来的现象称之为
年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁论时偶
斯、J?J?汤姆孙、勒纳德分别这种现象
电
生转化的一个启发性观点》一中，用光
了面的解释。1916年，美国学家密
明爱因斯坦的理论解释，从而证明了光
人们所接受。
1 光电效应
光电效应分为:外光电效应和内光电应。光电效应中多数金属中的光电子只能从靠近金属表面内的层逸出，不能从金属内深层逸出结论。波量进入属表面到1?m的距离
外光电效应是被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空的电子的现象。内光效应被光发所
1
动，使物质的电导率发生变化或产生光伏特的现象。分为
1.1
在光线作用下，电子吸收光子能从合状态过度到由状态，而引起材料电导率的变化。当光照射到光电导体上时，若这个光电导为征半导体材料，且光辐射能量又足够强，光材料价带的电将被激发导带上去，导体的电导率变大。基
1.2 光
在光作用下能使物体产生一定方电动势的象如图1。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管。 基于外电效应的电子元件有光电管、光电倍增。光电倍管能一次次光转换成一个放大了的电脉冲，
图1 光电效应
2 光电效
每一种金属在产生光电效应是存在极限率，即照射光的频率不能低于某一临界值。只有当光的频率大于一定时，才有光电子发射出来;如果入射光频率低极限率时，论光的强
光电效应中产生的光电子的度与光的
光电效应的瞬时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，即几乎在照金属立即产
入射光的强度只影响光电流的强弱，只影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电子数目。在光颜色变的情况下，入射光越强，饱和电越大，一颜色的，入射光强，一定时间内发
2
3 光电效和经
在光电效应中，要释放光电子显需要有足够能量。根据经典电磁理论，光是电磁波，电磁波的能量决定于它的强度，与电磁波的振幅有关，而与电磁波的频率关。而实规律的第一、第二两点显用经典理论无法解释。
理论，很弱的光要想使电子获得足够的能量出，必须有一个能量积累的过程而不可能瞬时产生光电子。所这些实际上已经曝露出了经典理的缺陷，要解释电效应必
因斯坦为了解释光电效应,在1905年发表题为《于的产生和转化一个启发性观点》的论文,该文提出了光量子-光子假说,其内容:当光束在和物质相互作用时,能流并不像动论所想象的那样连续分布,而是集中在一些叫做光子的粒子上。光束照射在金上时,子一个个地打它的表面。金属中子要么吸收一个光子,要么完全
??h?
光电效应满足
h??1/2mv0?? 其中h为普朗克常数、v0是光电子逸金属表
5 光电效
光电效应现象是赫兹在做验证麦克斯韦的电磁理论的火花放电实时偶然发现的，而这现象却了突麦克
爱因斯坦在研究光电效应时给出光量子解释仅推广了普朗克的量子理论，证明波粒二象性不只是能量才具有，光辐身也是量子化的，同时为唯物辩证法的对统一规提供自然科证据，具有估量的哲学意义。这
罗意物质波理论奠
密立根的定量实验研究不仅从实验角度为光量理论进行了证，同也为波
1921年，爱因斯坦因建立光子理论并成解
3
物
1922年，玻尔原子理论也因密立根证实了光子理论而获得实验支，从而
1923年，密立根“因测量基本电荷和研究光电应”获诺贝尔物学奖。 6 光
我们把将光信号转变成电信号的器叫光电器件。已有光敏管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏组件、色敏器件、光控硅器件、光耦合器、光电池等光电器件。些器件已广泛用于生、生活、军领域。下面着重介绍几
6.1 常
6.1.1 光敏管
光敏管包括光电管、光电倍增管象管三类。电管和光电倍增管都是辐射光的接收器件，完成光信号转变电信号的功能[5]。光电管广泛应用于光电自动装置，传真报、电放映、录音机设备中。倍增管应用于电影放映
机中。
6.1.2 光敏电阻器
光电阻器是一种电导率随吸收的光量子多少而变化电子。某种物质受到光照射时，载流子浓度增加，从而增加了电导率，这就是光电导效应。种附的电导叫光电导。根据光敏电器的光谱特，敏电阻器可分为:紫外光敏电阻器，用于探测紫外线;可见光敏电阻，主要用于自制、光电踪以及照相机自动暴光等场合;光敏电阻器，主要用于导弹制导、报
6.1.3 光敏
硅光敏管有硅光敏二极管、硅光敏三极两。硅光敏管的基结构是PN结，当硅光敏二极管不受光照时，通过PN的仅是由环境温度产生的微小暗电流加向偏压所产生的漏电流;只有受到光照时，光的能变成电能，产生光流。光敏三管则是光信号极输入，且可以通过调节
6.1.4 光电耦合器
4
光电耦合器是以光为媒介、用来输电信号的器。通常是把发光器与受光器封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光出光线，受光器接收光照后就产生光电流，由输出端出，而实现“电-光-”的转换。光电耦合器
幅器及各种逻辑电路中。用代替继
6.1.5 太阳能电池
硅太阳能电池是将太阳光能直接转换成能一种半导体器件。硅光电池等效于一个PN结，在光照条件下PN结两端产生电动势。接上负载后就形成电流。硅阳能电源系统利用的是取之不尽的——太阳能。硅电池能组成阳能手、太阳能计器。另外它已泛应用于人造卫星、通信
6.2 常用
6.2.1光
光敏电阻是用硫化镉或硒化镉材料制的特电阻器，它对线非常敏感。无光线照射时呈高阻态，随着照度的增，电阻值迅速降低[8]。对于光敏阻，在没有光照时器件的电阻称为暗阻，一般为一百千至几十兆欧。在规的照度下，阻值降成几千，甚至几百欧，称之为亮
检查光敏电阻时可选择万用表的R×1K档，表笔分别与管脚通。用黑纸遮住光敏电阻时，电阻读数接近无穷大。有照时电阻减小。也可以将器件管帽对入光线，用小纸片在其上面晃动，改变光敏电阻的照度，万用表的指将随接光线的强而左右摆动。假用表的指针始终停在无穷
6.2.2光
用万用检测光电耦合器，首先用R×100档测量发射的正、反向电阻，检查单向导电性;其次分别测量接收管的集电结与发射的正、反向电阻，均应单向导电，然后穿透电流等于;最后R×10K检查发射管与接收管
6.2.3硅
5
万用表检查硅光电池有三种方法:测量电阻:将万拨R×1k档红笔接+，黑表笔接-。当硅光电池置于暗处时，电阻值呈无穷;当它靠近白炽灯时，电阻值迅速小。注意，因光电池是电源，故表笔不得接反，否则表针将打表。测量开路压:将万用表至适当直流电压档，表笔接+，黑表-，以白炽灯作光源，当两者间
测量短路电流:将万用表拨至适当直流电流档，红表笔接+，黑表笔接-，以白炽灯作光源，两者之间距离变化时，短路电流也随之变化。在日下测短路流时间应尽量短，
结语
光电效应是物理学中一个重要而神奇现象，在光的照射下，些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即生电。光电现象由德国物理学家赫兹1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科家们对光电应的深研究对发量子理论起了性的作用。同时光电效应
因利用光电效应制作的光电器在工农业
活领域内得到了广
参
[1] 王先明，朱佩平，尔肯?斯
与
[2] 周世勋.量子力学教程[M].北京:高等育
[3] 姚启钧.光学教程[M].北:高等教育出
[4] 褚圣麟.原子物理学[M].北京:人教育
[5] Harshawardhan W(Determination of e/m from measurements of thermionic currents[J](Physi- cal Review，2002，270:3-65(
[6] Nord C(Translating as a Purposeful Activity:Functionalist Approaches Explained[M](Shang- hai:Shanghai Foreign Language Education Press，2001.
[7] 陈四海,汪殿民,福龙等.
研究[J].传感器技术，2005，
24:80-82.
[8] Aharonov Y A，Anandan J.Phase change during a cyclic quantum evolution[J].Phys Rev
6
Lett,1987,58:1593-1596.
[9] Holstein B R.The adiabatic theorem and Berry’s phase[J].Am J
Phys1989，57:
1079-1084.
[10] JB Pendry.Controlling Electromagnetic
Fields[J].Science.2006，312:1780-1782.
学年论文
7
信阳师范学本科
学院:物理电子工程学院 业: 物
学生
篇二 : 天丝
Tencel纤维
大学生物论文
多普勒效应
虞金花
摘 要: 多普勒效应是波源和观察者有相对运时观察者接收的波的率与波
本文首先介绍声波和光波中多普勒效应的原理，后结合原理阐多普勒应在我
关键词:
多普勒效应;原理;应用
Doppler Effect’s Principle and Application
Yu Jin Hua
Abstract: Doppler Effect is a phenomenon that when the waves
and observers have relative motion, the frequency the observers receive is
different from the frequency that it originally was. First，this paper
introduces the principle of Doppler Effect, then explain its wide use in
our daily life with the combination of its principle.
Key words: Doppler Effect;principle;appplication
多普勒效应是为纪念奥利物理
翰?多普勒而命名的，他于1842首先提出
物辐射的波长因为光源和观测的相对运
波前面，波被压缩，波长变得短，频率
源面，产生相反的效应。波长得较长，
速越高，所产生的效应越大。
出源循着观测方向运动的速度。恒星光谱
测向运动的速度。除非波源的度非常接
的程度一般都很小。所有波动象
1 多普勒
波在波源移向观察者时收频率变
接收频率变低。当观察者移时也
假设原有波源的波长为λ，波为c，观察者移动速度为v:当观察者走近波源时观察的波源频率为/λ，如果观者远离波源，则观到的波
设声源的频率为v，声波在媒质中的速度为V，波长λ=V/v。声在媒质中传播的速度与源是否运无，故总
播。波的频率数值总是等于每秒钟通过媒质某一固定点的完波形数目。
一，声源不动，观察者以速度VB相对于媒质
此时观测者不是停在原地等待一个个的波来“冲击”，而是迎上去拾取多的波，那么观
v’=/λ=[/V]*v 式表明当观测者向着静止的声源运动时，接收到的声波频为声源频率的倍，故听到的声变高。反，当观者背着
v’=[/V]*λ 声波频率低于声
二，观察者不动，声源以速度Vs对于介质运，
图1
如声源向着观察者运动，这时,,,0(假定,
,,,，因为声速仅决定于介质的性质，与声源运动否关(所以在一周期T内声源在S点发出的振动向前传播的距离等于波长λ(如声不动，则波形如图1中实线所示;但若声源动，则在一个周期的时间内声源在波的传播方向上通过一段路程,?,T而达到S′，结果个波形如图3点S′、B′间的所示(由于声源做匀速运动，
,λ,Vs,,,,,Vs
,,( 所以观察在单位
ν,,/λ′ ,[,/]ν(
该式表明:当声源向着观察者运动时，观察者接收频率
大学生物论文
源背离观察者运动，则Vs,0，所以有ν′,ν，即观察者接收到的频率比源频率降低了(现在我们不难明白述火相对
三，观察者和声源都相运动，
从以上所讨论的两种情况中，
ν′,,[,ν] ,,,,ν(
综上所述，不论是二者谁运动，只要两者互相接近接收到声波频率就高于声频率;相离，
频率。
以上讨论是假设声源与观测者运动发生在二者连线上。若运动方向不在二者的连线上，分析表明，波源或观测者在垂于连线方的运不影响接
1.2 光
图2 观察动光
如图2所示观察者在坐标系原点观察一沿x正方向以速度u 运
的光频率。若光源运动速度u与x 轴方向相反,则观察者观察的光频f与光
变为。
大学生物论文
2 多普勒
普勒效应在近代科学中有着广泛的应用。它常于测量运动物体线速度，如雷达向飞机发射已知频率的电磁波并接收回波，由回波与发射波频率之差可定出飞机以大速度靠近雷达。同理，可用微波监测汽车行驶速度，观人造卫星发射电磁的频率变化，以判断卫星的运况，测量来自星体的光的多
2.1 激光流速仪
利用普勒效应原理研制的“激光流速仪”可测量体、液体的速。
而BO与流体速度分量ucos?2，方向相反，故两种散射光的多普勒频是不同的，其频率分别是ν1和ν2，应纵向多
vr??vs c
把公式中的c换成流体中光速v=c/n，中的u换成纵
v1??vs
v2??vs
u
故探测器接收到的两束散光频率之
?
vs nu
若?1??2，则
?
?2cos?
?
2ncos?
??v
图
3
频率相近的两散射光在探测器上互用而产生拍现，光电探测器测出每秒钟光强变化频率即拍频?v。已知?，n，?，就可以测出速u。这一测量方法是非接触式的，不影响流体流情况。激流速的精度高，测量范围大，
2.2
20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数处理术的展，脉冲多普雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要军装备。装有脉冲多普勒雷达的预警飞机，已成为对付低空轰炸机和航导弹的有事装备。外，这种雷达用于气象观测，对回波进行多普勒速度分辨，可获不
脉冲多普雷达
?采用可编程序信号处理机，以增大雷达号的处理容量、速度
图4
从激光器L发出单色光来，经分光板A后，两束光都在经O处的杂质微粒发生散，第一
ucos?1，方
从使雷达能在跟踪的同时进行索并能改变或增加雷达的作状态，使雷具有对付各种干的能力和超视距的识别目标的能力;?采用可编程序栅控行波管，使雷达能工在不同冲重复频率，有自适应波形的力，能根据不的术状态选用低、中或高三种脉冲重复频率的波形，并可获得各种工作状态的佳性能;?采用勒波束锐技术获得高分辨，在空对地应用中可提分辨率的地图测绘和高分辨率的局部大
2.3
医学方
声波的普效应可以用于医学的诊断，也就我们平常说的彩超。彩超简单的说是高清晰度黑白,再加上彩色多普勒，说说超移诊断法，即,超，此法应用多普勒效应原理，当源与接收体之间有相对运动时，回声的频率所改变，种频率的变化称之为移，,包括脉冲多普、连续多普勒和彩多普血流图像。彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩编码后实时地叠加在维像上，即形成色多普勒超声血流图像。由可见，彩色多普勒超声既具二超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的富信
为了检心脏、血管的运动状态，了解血液流动度，可以通过发射超声来实现。由于血管内的血液是流动的体，所以超声波振源与相对运动血液间就产多普勒应。血
大学生物论文
而频率增加。血管离开声源运动，反射波的波长变长，因而在单位时向里频率减少。反波频率增加或减少的量，是与液流运速度正比，从而就据超声波的频
我们知道血管内血流速度和血流量，它对心血管的疾病诊断具有一定的价值，特是对循环过程中供氧情况，锁能力，无紊，血管
声多普勒法是这样诊断心脏的:超声振荡器产一种频等幅超声信号，激励发射换能器探头，产生连续不断的超声波，向人体心血管器发射，当超声波束遇到运动的脏器血管时，产多普勒效应，反射信号就为换能器所接受，就可以根据反射波发射的频率差求出血流度，根据反波以频率是增大还小判定血流方向。为了使探头易
参
[1]汪源源超声多普勒信号的谱分析[期论
[2]余波.张占龙直接数字合成技术的超波发射电路[期论文]-重庆
[3]L.E.Drain The laser Doppler Technique 1980
[4]蒋诚志.陈林才散射激光多普
1991
[5]Chengzhi Jiang.Lincai Chen Study on remote measurement
technique of displacement of velocity by laser Doppler effect
1994
篇四 : 硅油
硅油
毛 杰
二??七年
主要内容
一、硅油的基本结构及分 二、
三、常见硅
四、硅油的应用
2
一、硅油的基本
3
硅油基本结构
R R Si R
R R Si R O R Si R
R O Si R
R
R O n Si R
R R R R
R
O x Si O y Si R R O Si R
O z Si R
4
硅油基本结构
结构特点一:化学键
?硅氧硅键 ?硅碳键
耐性、阻燃性、抗 氧化性、耐电晕、耐 电弧性、耐辐照性、 介电性、耐候 表面活性、疏水性、 模性、消
?硅氧键
?硅氢键
?其他有机
如:C-C,C=C,C-N, C-O-C
5
硅油基本结构
结构特点二:有
M
C C Si C O O
D
C Si C O O
T
C Si O O O
Q
O Si O O
6
硅油基本结构
结构特点三:硅甲
H H C H Si ?基硅碳
?硅甲基的存在赋予硅油独特的能 ?
生物
?衍生硅油用甲基以
7
硅油分类
惰性硅油
?在使用中一般不参
?更多的是利用硅油的
不是化学性质
:甲基硅油、苯基硅油、聚醚硅 油、长烷
乙基硅油等
8
硅油分类
反应性硅油
?有确的反应性基团 ?在使用中通常参与化学反应 如:羟基硅油、乙烯硅油、含氢硅
9
?硅油是以硅碳键、硅
一类特殊的
?硅甲基赋予其表面活
脱性;硅氧硅结构赋予其稳定性 、优良的电性能。 ?多种有机团使得油品繁多 ?
10
二、硅油的基本
11
基本合成方法
?体或偶联剂工业基础之上的合成 ?对现有
三种基本合成方法
?硅氧烷的平衡化
?硅氧烷的官
?硅氢加成反应
12
硅氧烷的平衡化
?硅氧硅键在亲
试剂的作用下
?断裂的键重新组合成
?形成各种组成物
?含有硅氧硅键的有机硅 化合物
13
硅氧烷的平衡化
平衡化反应常
?碱金属氢氧化物 ?季铵盐
?碱金属氢氧化物和季
?浓硫酸 ?各类磺酸 ?强酸
14
硅氧烷的平衡化
碱催化下的平
OH- + Si O Si Si O- + HO Si
Si
O- +
* * Si O Si
* Si O- +
Si
O Si*
15
硅氧烷的平衡化
酸催化的平
Si O Si + H2SO4 Si OH + Si OSO3H
Si * Si
*
O Si * OH +
+ Si
H2SO4 OSO3H
Si * OH + Si O Si
*
Si
*
OSO3H + H2SO4
* Si * Si
OH OH
+ +
Si Si
OSO3H OH
* Si O Si * Si O Si
+ H2SO4 + H2O
* Si
OH
+
Si
OH
* Si
O
Si
+
H2O
16
硅氧烷的平衡化
硅氧烷环体和线型体
?平衡化反应方向与催比剂性质关 ?
平衡
趋向于环体
?M结构的量决定了平
?共聚时，存在分子量
布平衡
17
硅氧烷的平衡化
两种平衡
?分子量平衡
?酸法反应活性大小为:MM>D4，无粘度
小为:D4>MM，有
?基团的分
?延长反应时间 ?
18
硅氧烷的平衡化
平衡化制备多
乙烯基硅油+三氟丙基
乙烯基硅油+苯基硅
含氢硅油+苯基硅
乙烯基环体+甲基环
苯基环体+甲基环
…………….
19
硅氧烷的平衡化
衡的破坏 ? 从反应体系中除环体打
转化为环状聚
R R O Si R O R Si R O R M O Si R
20
~ Si
R
R
~Si
R
O
M + 3
官能团的缩合
?硅羟基自缩合和异
成硅氧硅键
?反应常伴
?在合成各种共聚硅油
反只能得到均聚的产物，而缩 合法产物的结非常容易控制， 可
21
官能团的缩合
常见硅油合成中
Si Si Si Si Si Si OH + HO OH + RO OH + H Si Si Si Si O C N H Si Si
Si Si Si Si Si Si O O O O O O Si Si Si Si Si Si + H2 O + ROH + H2 +
HCl + RCOOH + NH 2 R
OH + Cl OH + OH + R R
22
硅氢加成反应
形成新的硅碳键
?没有合适的单体用于
?可以直接得到有机基
CH 3 CH 3 Si CH 3 O CH 3 Si CH 3 O m CH 3 Si H Pt CH 3 CH 3 Si
CH 3 O CH 3 Si CH 3 O m CH 3 Si CH 2 CH 3 O n CH 3 Si CH 3
23
CH 3 O Si CH 3 + CH 2 =CH 9 CH 3 n CH 3
CH 3
1 0
三种方法的比较
?原料要求不同 ?使
?过程中，化学键
24
三种方法的比较
原料要求不同
? 平衡化反应:含硅氧硅的各种
? 缩合反应:含硅羟
酰氧基等结构的低分子
? 硅氢加成:含硅氢聚硅
机化合物
25
三种方法的比较
使用不同的
?平衡化反应:酸或碱
?缩合反应: 酸或碱、有机锡、钛等
?硅氢加成: 氯铂
26
三种方法的比较
化学键的变化不同 ? 平衡
键重
新排列组合, M\D\T\Q进行重新组装。
? 缩合反应: 硅键、
有新的硅氧键形成，M\D\T\Q的拼接。
? 硅氢加成: 硅键无
碳键,有新的M\D\T形成
27
乳液聚合
?小分子有机硅在乳
成硅油乳液
?在反应过程中同时
反应和缩合反应
28
单端基硅油
CH 3 R Si CH 3
CH 3 C 4 H 9 Li + D 4 C4 H9 Si CH 3 O
CH 3 O Si CH 3
CH 3 Si CH 3 O n
CH 3 O n Si CH 3
CH 3 Si CH 3 O - Li +
R’
阴离子开环聚合
CH 3 C4 H9 Si CH 3 O
CH 3 Si CH 3 O n
CH 3 Si CH 3 O - Li + + Cl
CH 3 Si CH 3 CH=CH 2
CH 3 C4 H9 Si CH 3 O
CH 3 Si CH 3 O n
CH 3 Si CH 3 O
CH 3 Si CH 3 CH=CH 2
29
三、常见硅
30
常见硅油介绍
甲基硅油
?分子结构中的全部有
?良好的热稳定性;良好
水性;防粘性及
?最重要的
?采用平衡化
?常采用粘度表征硅油
度进行产品区分
31
常见硅油介绍
50mPa.s以下粘度甲基硅油的连合成 ?
硅油
六甲基二硅氧烷
大孔酸性阳
? 装置:填满树脂反应
? 将甲基硅油与分头剂按比例合流经
品硅油
32
常见硅油介绍
含氢硅油
CH 3 CH 3 Si CH 3 O CH 3 Si CH 3 O m CH 3 Si H O CH 3 Si CH 3 n
CH 3
C H Si C
H
?含有Si-H键的反应性硅油 ?两种常见
C O O Si H
H
O
MM + MDxM + D4 ? ? MDmDnM ? ?
?主要用途:硅氢加
助剂、防水处理剂
33
常见硅油介绍
?含有烃氨基的
氨基硅油
?常见结构单元
结构 结构 式 单体 实例 D 结
C3H6NHC2H4NHC2H4NH2 O Si CH3 O
T 结构单氨
CH2 CH2 CH2 NH2 O Si O O
CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 O Si CH3
基二甲氧基
O
N-β -氨乙基-γ -氨丙基甲 N--γ - 氨
硅烷
?主要用途:织物整理、脱
34
常见硅油介绍
?水解平衡法
CH3O Si CH3
CH3 CH3 Si CH3 O CH3 Si CH3 CH3 +
氨基硅油合成
CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 HO Si CH3
CH2 CH2 CH2 NHCH2CH2 NH2 O 4 + HO Si CH3 H n
CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 OCH3 H2O
H n
CH3 Si CH3 OH-
CH3 CH3 Si CH3 O
CH3 Si CH3 O m
CH2 CH2 CH2 NHCH2CH2NH2 CH3 Si CH3 O n Si CH3
35
CH3
常见硅油介绍
?缩聚平衡法
氨基硅油合成
氨基链节分
CH3 CH3 Si CH3 O
CH3 Si CH3 CH3 + HO
CH3 Si CH3
CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 O H + CH3O Si OCH3 n CH3
OHCH3 CH3 Si CH3 O CH3 Si CH3 O CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 CH3 Si m CH
3
O n
Si CH3
CH3
36
常见硅油介绍
乙烯基硅油
CH
3 CH 2 =CH Si CH 3
CH2
结构单元
CH 3 O Si CH 3 O m
CH 3 Si CH CH 2
CH2 CH
CH 3 O n Si CH 3
CH2 CH
CH=CH 2
?常见结构单元
CH CH3 Si CH3
代表符号
Vi
O
O
Si CH3
Vi
O
O
Si O
Vi
O
M 二乙烯基四甲基
D 四乙烯基四甲基
Vi Vi
T 乙烯基三甲
OH- or H+
?平衡化反
M M + D x +D4 ? M DmDnM
Vi
Vi
H Vi
?利用乙烯基，用于基
37
常见硅油介绍
羟基硅油
?硅羟基封端的聚硅氧 ?
n + H2O OHHOnH
?低分子合
O 4 + CH3 O CH3 C CH3 Si CH3 O n C O O C CH3 + H2O HO O C
CH3 H+ CH3 O C CH3 Si CH3 CH3 Si CH3 O O n H n
38
O C CH3
常见硅油介绍
商品羟基硅油
? 107胶:高分子羟基硅
? 低分子羟油:羟基量6%
剂，含氟羟油用于氟硅
? 线型体:粘度100mPa.s,1000mPa.s,常用于 缩合法合成改性硅
油。
39
常见硅油介绍
苯基硅油
结构单元
C6 H5
M
2Ph
CH 3 O C6 H5 Si CH 3 C6 H5 O
C6 H5
或M
Ph
CH 3
Si C6 H5
O
C6 H5
D
2Ph
或D
Ph
O
Si C6 H5
O
Si CH 3
O
T
Ph
O
Si O
O
? 由以上的结构单元与甲基结单元平
列不同结构及苯 基量的
40
常见硅油介绍
苯基油用途 ? 高苯基含量硅油用于在热、辐照条件 使用的场合 ? 低苯基含量硅油低温性能，用于有耐 寒要求的场合 ? 苯基硅油折率范
41
常见硅油介绍
特殊苯基硅油
硅氧烷，作为高真空扩散泵油，结
C6H5 Si C6H5 O
CH3 Si CH3 O
C6H5 Si C6H5 CH3
CH3
Si C6H5
O
Si C6H5
O
Si C6H5
CH3
CH3
扩散泵油 275
扩散泵油 274
MT 苯基硅油 ，化妆品用优质硅油 CH3 C6H5 C6H5 CH3
CH3
Si CH3
O CH3
Si O Si CH3
O CH3 CH3
Si O Si CH3
O CH3
Si CH3
CH3
42
常见硅油介绍
聚醚硅油
?由性能差别很大的聚
段，通过化学键
?亲水性的聚醚链段
?聚二甲基硅氧烷链段赋予低表张力 ?
43
常见硅油介绍
聚醚硅油
CH3 CH3 Si CH3 O CH3 Si CH3 O m CH3 Si O CH3 Si CH3 + CH2 CH CH2 O n CH3 Pt CH3 CH3 Si CH3 O CH3 Si CH3 O m CH3 Si CH2 CH2 CH2 O CH2CH2O x CHCH2O CH3 y R O n CH3 Si CH3 CH3 CH2CH2O x CHCH2O CH3 y R
H
44
常见硅油介绍
聚醚硅油研发的重点
? 有机硅D链节数m、 含氢链节n ?
环乙烷链节数x、环氧丙烷链节y ?
排列方式 ? 合成方
? 理论
上可以合成无
? 从结构上无法完全
? 应用筛选才是
45
常见硅油介绍
聚醚硅油用途
? 聚氨酯泡
? 涂料流平剂 ? 表面活性剂 ? 织物整
静电剂 ? 消泡剂 ? ……………..
46
四、硅油的
47
在硅橡胶中的应用
作为硅橡胶
?羟基硅油、乙烯基硅油、烷氧硅油 可
硅油、烷氧基硅油缩
?乙烯基硅油以加成、
光固化等方
48
在硅橡胶中
快速固化单组分
OCH3 CH3O Si OCH3 CH3 O [ Si CH3 OCH3 O ]n Si OCH3 OCH3
CH3 CH3O [ Si CH3
CH3 CH3 O ]n Si CH3 OCH3 CH2CH2 Si OCH3 OCH3
O ]n CH3
OCH3 CH3O Si CH2CH2 OCH3
CH3 Si CH3
O [ Si CH3
? 制作快速固化的
储后固化速度不变慢 ?
49
在硅橡胶中
甲基嵌段硅
? 将羟基硅油与甲
烷的低聚物共聚，到的
以作为室温硅橡胶
橡胶基胶，固化后的胶比107胶为原
接力
50
硅油应用
硅橡胶添加剂
? 结构化
? 交联剂
? 增塑剂、白
? 发泡剂
? 抗黄剂
? 力学性能提高助剂 ?
? 自润滑硅橡
51
硅油应用
消泡剂 消泡剂
? 低的表面张力
? 不溶于
? 在起泡液中有良好
? 二甲基硅油具有
? 在水及一般油中
? 具有挥发性低化学
? 是优良的制备消
52
硅油应用
消泡剂的加工
? 提高硅油在起泡液中的分散 ? 降
张力
? 核心消泡成
? 消泡剂的配制
53
硅油应用
消泡膏制备
? 白炭黑在硅油
? 白炭黑气相法，表面
? 热处理温度150?,200?
? 足够的
? 不同的基础油得到
54
硅油应用
乳液型消泡剂
? 用于水体系消泡 ? 量最大
硅膏20份，羟甲基纤维素0.8份，脱山梨山梨醇硬脂酸 酯6份，烷基聚氧乙烯醚4份，去离子70份。加热将各 种原料搅混合均匀，后缓加水乳，最后过胶体 磨
55
硅油
应用
消泡性能评
鼓气法测定消泡剂
冲击起泡法测定消泡
56
硅油应用 ? 石油工
消泡剂的应用
? 纸:纸浆黑液、抄纸、污水处理 ? 酵工业:氨基酸有机酸 ? 工业清洗:机械加工、电路板、酒瓶 ? 化工生产:乳胶生产、PVC产 ? 纺印染 ? 污水处理 ?
? …………
57
硅油应用
织物整理剂
? 纺织品如果手感粗
果、触觉效果和使用性，所
织物整理剂不仅要满足磨、
挺括、免烫熨，而且求手
及级滑爽。 ? 有机硅因其独特的结构赋予的卓越表面活， 在织物整理中到应用泛，成为
58
硅油应用
有机硅整理剂
? 氨基硅油主链柔顺，子间作
成膜性好，又由于它的侧氨基具
表的羟基、羧基等相互作用，使硅氧烷主链定向附 着于纤维表面，降低
优异的柔软平滑手感，因，氨
柔剂。 ? 高分子量的硅油具有更好的平滑性，赋予织物超级滑 爽的手感，作为平滑剂的主要成份。 ? 含硅油于硅
果,赋予织物极佳的防水，常最
分成份
59
硅油应用
氨基硅油乳
? 目前最大的有机
? 最普及的是来602
? 采用硅油直接乳或乳
? 缺点易黄
60
硅油应用
氨基硅油改进
? 酰化试剂改进氨
有机酸酐、内酯
? 使用低
γ -环己氨基硅
哌嗪基氨基硅油
? 氨基硅油中引入水聚
氨基硅油中的氨基与活
61
硅油应用
氨基硅油的
?阳离子乳液:使用602为氨
化剂1231、平平加、OP-10乳
得到稳定的阳离子
?离子乳液:使用KH550为氨基原料加入D4，采 可得到
用十二烷基苯磺酸、聚二醇、
62
硅油应用
脱模剂
? 要求:脱模效果好、对模具
不影响制品后加工，烷苯基硅
油很容乳化得到稳定的硅油乳液，用于合 金的压脱模，效果好，制件可直接上漆 ? 乳液聚合而得 用3%的十二烷基，2%的OP-10，30%D4,经 过高压匀机处两遍，85?聚合4h，中和后 得到稳定的
65
硅油应用
纸张防粘剂
?适当的剥离性
指标:剥离力
?无迁移性
指标:残粘率
?良好的加工性
指标:可涂布时间，固化条件
66
硅油应用
有机硅防粘
?缩合型
硅羟基与烷氧基、硅氢
?成加型
乙烯基与硅氢加成
?紫外光固化型
乙烯基与巯基加成或氧基
67
硅油应用
加成型防粘剂一
? 防粘效果:低剥离力对应高的交密度，一
力调剂 ? 转移性:固化程度越高转移少， 基础硅油中含的不固化成份越少，转移越少 ? 可操性:操作时间长，固化时低温快，需 要铂催化性好，抑剂低温抑制效果
68
硅油应用
加成型防粘剂
? 基础油:
? 交联剂:全含氢硅油 ? 催化:铂络合
硅油、丁炔醇 ? 剥离
69
硅油应用
加成型防粘剂工
? 基础油的合成，控反应基
? 铂催化剂活性方
? 抑制剂的筛
70
硅油应用
两类商品加成
? 以高粘度乙烯基
溶剂型,基
温胶生胶 100 低粘度乙烯基油10
80ppm
抑制剂丁炔醇:0.5
? 以低粘度乙烯基油为
71
硅应用 ? 以硅油为基础油，添加增稠剂等助剂加工而成 的脂状混合物。 ? 用于润滑、密封、填充、模等接使
硅脂
? 两个主要
?入度:表征硅脂稀稠程度。使用锥入度 ?油离度:征硅脂稳定性。试一温度 数
72
测试仪测试，数值越小，硅脂越稠。
条件下，规定时间内，硅脂分离出的
硅油量。
硅油应用
白炭黑增稠
? 使用白炭黑加工硅是一个
程，使用捏合机、三研磨
能到要求。 ? 白炭黑高的比表面积、高的硅油润湿性都有利 于低油离度。最好使用相法白
73
硅油应用
光学透明硅脂
? 基础油: 10000mPa.s苯基硅油
? 白炭黑:气相法白炭，比
用D4进行处理 ? 透光效果好,透光率:>90% ? 稳
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硅油应用
金属皂增稠
? 由于金属皂类与硅的相容
分散加工。
? 用气凝胶法，先控制形成皂的纤维骨架， 分散到硅油中，加工工艺复杂。 ? 该类硅脂使用温度不高，润滑性好，常作为 润滑用硅脂。 ? 如:羟硬脂酸
75
硅油应用
高分子量硅油
? 塑料添加剂
? 阻尼油
? 锤纹漆助剂
? 滑爽剂
在织物、皮革上提高手
品提供滑爽。
? 色谱固定相
76
77
半导体内光电效应及其应用简介
半导体内光电效应
——对高中物理教材中光效应部
作者：姜民 文章来源：课程教材改革
摘要：本对高中物理教材中的光电效应现及规律部分内容进行了探讨和补充,重点介绍了半导体的内光电效应中的PN结光伏及其在太阳电池等方面的应用。最后,者还对在学如拓展物知识、如何学教学衔接等教改中
关键词：内光电效应;半
光效应的现象和规律及爱斯坦的子说和电效应方程是高中物理学中的重点。近几年考考试大纲中对几个知识点都做了较高(Ⅱ类)要求。人民育出版社出版的教材《物理》三册的第二十一章《量子论初步》的一节“光电效-光子”中介绍的电效应的概念为:在光的照射下物体发电子的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫光电子。而后主要介绍和分析了光照射到金属表面生逸出面的光电子的象及规。高中教材中述的光电子出金属表面的象只是其中的一种,通之为外光电效应或光电发。而照射到半体等材料表面,由于材料原子能级结构特殊性,虽然有时产生逸出的光电子,但材料内的电子能量、载流子浓度、分布及部场的情况却可能随光照发生较大的变化。从而成各种电磁效应或现象,这些现象一统称内光电效应。现在广泛应的太阳电池和各种以光敏元件为基础的电探器都是在内光电效应的基础上研制、开发出来。因,在中物理课中进行“光电效应”部分的学时,适当地补充内光电效应及其应用的内,不仅学生对光电效应、量转化有更全面的认识,而且加强了学生对物理与生产、生活实际和科技发展联系的认识。因而是很值
一、半导体的
按量子力学理论,由于质内原间靠很近,此的能级会互相影响,而原子能级展宽成一个个能。又由于电子是费米,遵从泡利不相容原理。电子以能量大小为序,从基态开始,每个态上一个电子上填充,直填到费米能εF为止。再上的级都是空的。被填满的能带叫满。满带中的电子如同很多人挤在一个狭小的间,谁也动不了。所以,虽然许多电子,但是不能形成定向移动,因而满带中的电子不是载流子,是不导电的。全部空的能带为空带。带间的间隔叫隙(用Eg表)或禁带,禁不允许有电子存在。图1所的是导体、绝缘体、半导体能带构示意图。图1(a)所示,导体的费米能级εF在个能带的中央,该能被部分填充。由于能带的亚结构之的能量相差很小,因此这时只需很少能量(如一外加电场),就把电子激发到空的能级,形成定向移动的电流。这正是具有这能带构的物质被称为导体的原因。如果某一能带刚好被填满,它与上面的空隔着一禁带,此时大于带隙间隔的能量才能把电子激发到带上。般带隙较大(大于10eV数量级)的物,被称为绝缘体,如图1(b)所示;而带隙较(小于1eV数量级)的物质,被称为半导体,如图1(c)所示。半导体的费米能级位于满带与空之间的禁带内,此时紧邻着禁带的满带
上面的空称为导带。如果由于某种原因将带顶部的一电子激发到导带底部,在价带顶部就相应地留下一些空穴,从而使导带和都变得可以导电了。所以半导体的载流子电子和空两种。可见,导体介于导与绝缘体之间的特殊的
二、半导体的
当照射到半导体表面时,由于半体中的子吸收光子的能量,使电子从半导表面逸出至周围空间的叫外光电效应。利用种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄管的光阴极等。半导料的价带与导间有一个带隙,其能量间隔为Eg。一般况,价带中的电子自发地跃迁导,所以半导体材料的导电性远不如导体。但如通过某种方式给价带中的电子供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种励方式。当入射光能量hν≥E(g Eg为带隙间)时,价带的电子就会吸收光的能量,跃迁到导带,而带中留下一个空穴,形成一可以电的电子——空穴对。这里的电子并未逸出形成光电子,显然存在着由于光照而生的电效应。因此,这种光电效应是一种内光电效应。从理论和实验结分析,要使价带中的电子跃迁导带,也存在一个入射的极限能量,即E入=hν0=Eg,其ν0低频限(即极限频率ν0=Egh)。这个关系也可以用长波限表示,即λ0=hcEg。入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时,才会生电的带跃迁。当入射光能量较小,不能使电子由带跃迁到导带时,有可能使电子吸收光能后,在个能带内亚能级结构间(即图1中每个能带的细线间)跃迁。广义地说,这也是一种光电效应。这些效,可以由半导体材料对光波的吸收谱线来
三、半导体材料的掺杂
半
导体
材料
硅
(Si)
和锗
(Ge)
都第Ⅳ主族元素,每电的4价电子与近邻的4个原子的一个价子形成共价键。如图2(a)所示。这些电子就是处在带中的电。纯净的半导体材料结比稳定,在下只有极少数电子能被激发到禁带以上的导带中去,形成电——空穴对的载流子。但如果将纯净的半导体材料中掺微量的杂,就可以使半导体的导电能大大改。同时还可以通掺杂来控制和改变半导的导电和其它性能,丰富半导体的应用。半导体杂主要有两种类型。一种是在纯净的半导体中入微量的第Ⅴ主族杂质,如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等。当它们在晶格中替硅原子后,它的五个价电子了个与近邻的硅原子形成共价键外,还出个电子吸附在已成为带正的杂质离导带εF禁带周围,
带边缘的禁带中产生个施能级,如图所示。此能与导带底能隙很,室温下其上电子也可大量激发到导带上去,形成载流子。种主要依施主杂质提供电子导电的导,叫N型体。它的多数载流子(简称多子)是电子,少数载流子(简称子)是空穴。另一种掺杂是在纯净半导体中掺入微量第Ⅲ族杂质,如(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等。此时会成如图2(c)所示的受电的受主杂质。这也相当于提供了一个空穴。这掺杂产生的受主能级靠近价带上边缘的禁带中。室温下价带中的电子可以大量激发受主能级上去,而在价带中下载流子——空穴,图3(b)所示。这种主要依受杂质提供的空穴导电的半导体叫P半体。其多子是空穴,少子是电子。如果一块半导体材料中,一部分P型区
要向另个区域扩散。即P区的多子空穴向N区散,而N区的多子电子向P区扩散。直至在接触面附近形成一个N区指向P区的内建场阻止电荷继续扩,到动态衡。如图4(b)所示。此时
四、PN结光伏效应的
半导体PN结的光生特应指半导体吸收光能在PN结区生电动势的效应。它的主要光电转换程如下:光子能hν≥E(g Eg带间隔)入射光照射半导体PN结时,半导体内的电子吸收能,可激发出电子——空穴对。这些非平衡载流子果运动PN结附近,就会在PN结内建场E内的作用下离。电子逆着E内方向N区运动,而空穴沿着E内的方向向P区移动,如图5(a)所示。结果在N区边界积累了电子,在P区边界累了空穴,如图5(b)所。这样就产生一个与平衡态PN结内场向(由N区指向P区)相反光电场(由P区指向N区),即在P区与N区间建立了光电
五、PN结光伏
(一)太阳电池。
PN结光伏应的一个重要的应用是利用光照射时,PN结产的光电压造把太阳光能化成电能的器件——太阳电池。制造太阳电池的材料主要有硅(Si)、硫化镉(CdS)和砷化镓(GaAs)等。现仍有很多新型高效材料正在研究实验中。目前,太阳电池的应用已分广泛。它为宇宙飞、人造卫星、间站的重要长期电。在其它方面的应用也十分普遍。于
宇宙开发——观测用人造卫星、宇宙飞
航空运输——飞机、机场灯标、空障碍
气观测——无人气象站、积雪量计、水
航线识别——航标灯、浮障碍
通讯设备——无线电通讯机、步谈
农畜牧业——电围栏、水泵、室、黑
公路铁路——无人信号灯、公路向板、
日常生活——
照相机、手表、野营
车、游艇、手提式电
视机、闪光灯
太阳电池的基
本结构是:把一个大
面积PN结做好上下
电极的接触引线就
构成一个太阳电池。
为更好地接受日光
照射,正面电极不能
遮光,常做成栅状。
为了减少入射光的
反射,一般在表面层
上再做一层减反射
膜,表面层下是PN
结,底电极一般做成
大面积的金属板。如
图6所示。图7为两
种实际应用的太阳
电池板。
例如2002年春季普通高中毕业会考的物试题中有这一个选择题:例:许多人造卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池由许多电池板组成。当太阳光照射某电池板时,该电池板开路压是600mV,电流是30mA,那
A.10Ω B.20Ω C.40Ω D.60Ω
由
(二)光电探测器。
光电探测器也是半导体光电效应的重要应用。电探测器是指对各种光辐射进接收和探的器。其中光敏管(括种光敏二极管、光敏三极管和一些光敏晶体管)是此类光电器件的重要组成部分。它与我高中材传感器实验中研的光电阻都是实光电信号转化的置。光电探测器在科技、生活、生产和国防建设中都有着重要的应用。例如数码照相机、数摄像机、天文显微、GPS全球位系统、气象卫星摄气象云图、巡航导弹标位等等。这些应用中最基本的是有一个非常敏
六、对今后物理教学
通适当考查教材中没有过的容来查学生的自学能力分析、解决问题的力,是现在考评价体系的一个发展趋势。它旨更加全面地考生的科学养。这就要求我们中学教师教中不能完本宣科,而应该以教学大纲为本,在内容上,尝试深入浅出地适当拓与补充。以使学生对物理的现象、规律有更本质和深入的认识,提高科学素,并与后在大学的继续学和研究更好衔接。以笔者在教实践中的体会,中学物理学的拓与补充的形式可以是多种多样的。可以在课堂教中渗透;也可以通过课研究性学习、科普讲座或选课的形式进行。应特别注意把握教学的容,切忌把这种拓展教学的尝与课、提高、竞赛辅导一味增加知识、增加难度、变地把学知识强加到中学课堂的做法相混淆。因,定要注意深入浅出,注意定性绍与定量分析的比例的把握。特别在考核
半导体内光电效应及其应用简介
作者：姜民
教育实践与研究 2007年07期
光电效应的现象和律以爱因斯的光子和光电效应方程是高中理教学中的重点。近的高考考试大纲中这几个知识点都做了较高（Ⅱ类）要求。民教育出版社出版高中教材《物》第三册的第二十一章《量子论初步》中第一节“光电一光子”中介的光电效应的概念为：在光的照射下物体射电子的现象，叫做光电应，发射出来的电子叫光电子。而后主要介绍和分析了光照射到金属表产生出表面的光电子现象及律。高中教材讲述的光电逸出金属表面现象只是其中的一种，称之为外光电效应或光电射。而光照射到导体等材料表面，由于材料原子能级结的特殊性，虽然有不产生逸出的光电子，但材料部的电子能量、载流子浓度、分布内部场的情况却可能随光照发生较大的变化。从形成各种电磁效应或现象，这些现象般统为内光电效应。现在广泛用的太阳电池和各种以光敏元件为基础的电探器都是在内光电效应的基础上研制、开发出来。因，高中物理课中进行“光电效应”部分的学时，适当地补充内光电效应及其应用的内，不仅学生对光电效应、量转化有更全面的认识，而且加强了学生对物理与生产、生活实际和科技发展联系的认识。因而是很值
一、半导体
按照量子力学理论，由于质内原间靠得近，彼此的能级会互相响，而使原子能级展一个个能带。又由电子是费米子，遵从泡利不相容原理。电以能量大小为序，基态开始，每量子态上一个电子向上填充，直填费米为止。再上的级都是空的。电子填满的能带叫满带。满带中的电子如很多人挤在一个狭小的空，谁也动不了。所以，虽然有许多电子，但是不能形成定向移动，因满带中电子不是载流，是不能电的。全部着的能带称空带。能带间间隔叫带隙（用表示）或带，禁带不允许有电子存。图1所示的是体、绝缘体、半导体的能带结构示意图。如图1(a)所示，体的费米能级在一个能带的中，该能带被部分填充。由于能带亚结构之间的能量相差很小，因此这时只需很少能量（如一外加电场），就能把电子激到空能级上，形成定向移动的流。这正是具有这种能带结构的物质被为导的原因。如果某一能带刚好被填满，它与上面空带隔着个禁带，此时大于带隙间隔的能量才把电子激发到空带上去。一般带隙较大（大10eV数量级）的物质，
图1
半导体费米能级位于满带与空带之间的禁带内，此邻着禁带的满带为价带，而上面的空带称为导带。如果由于某种原因将带顶部的一些电子激发到导带底部，在带部就相应地留下一些空穴，从而使导带和价带都变得可导电了。所半导体载流子有电和空穴两种。，半导体介于导体与绝缘体
二、半导体的
当光照射到半导表时，于半导体中的电子吸收了光子的量，使电子从半导体表面逸出至周围空的现象叫外电效应。用这种现象可以制成阴线管、光倍增管和摄像管的光阴极等。半导体材料的价带与导带间一个带隙，其能量间隔为。一般情况下，价带中的子不会自地跃迁到导带，所以半体材料的电性远不如导体。但如果通过某种方给价带的电子提供能量，就可以将其激发到导中，形成载流子，增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量，会发生电子的带间跃迁。入光能量较小，不使电子由价带跃迁到导带，可能使电子吸收光能后，在一能的亚能级结构问（即图1中每个能带的细线间）跃迁。义地
三、半导体材料的掺
半导体材硅(Si)和锗(Ge)是第Ⅳ主族元素，每个原的4价电与近邻的4个原的一个价电子形成共价键。如图2(a)所示。这些价电子就是处在价带的电。纯净的半导体材料结构比较稳，在室温下有极数电子能被激发到禁带以上的导带中去，形成电子——空穴对的载流子。但如果将纯净半体材料掺入微量的杂质，就可以使半导体的导能大大改观。同时还可以通过掺杂来
图2
牛导体掺杂主要有两种类。一是在纯的牛导体中掺入微量的V主族杂质，如磷(P)、砷 (As)、锑(Sb)等。当它们在晶格中替代硅子后，它的五个价子除了四个近邻的硅原子形成共价键外，还多出个子吸附在已带正电的杂质子周围，如图2(b)所示。这种提供子的杂质叫施主杂质。量理论分析的结果表明，此时将在靠近半导体导带下边缘的禁带中产一个施能级，如图3(a)所。此能级与导底能隙很，室温下其上电子也可大量激发到导去，形成载流子。这种主要依施主杂质供电子导电的半导体，叫N型半导体。它的多数载流子（称多子）是电子，少数载流子（简称少子）是空穴。另一种掺杂在纯净牛导体中掺入微量第Ⅲ主族杂质，如硼 (B)、铝(Al)、镓(Ca)、(In)等。此时会形成如图 2(c)所示的接受电子的受主杂质。也相于提供了一个空穴。这种掺杂产生的受主能在靠价上边缘的禁带中。室温下价带中的电可以大量激发到受主能级上去，而在价带留下正流子——空穴，如3(b)所示。这种主要依靠受主杂质提供的空穴导电的半导体叫P型半导体。其多子是空穴，少
图3
如果一半导体材料中，一部分P型区紧邻着另部分N型区，如图4(a)所示，由于两个区域的多子类型不同，某区域内浓度高的流子要向另一个区域扩散。即P区的多子向N区扩散，而N区的多子电子向P区扩散。直至在接触附近形成一个N区指P区的内建阻止电荷的继
图4
四、PN结光伏效应
导体PN结的光生伏特效应是指半导体吸收光能在PN结区产生电势的应。它
当用光子能（为带隙间隔）的入射光照射半体PN结时，半导体内的电子收能量，可激发电子——空穴对。些非平衡载流子如果运动到PN结附近，就会在PN结内建电场的作用下分离。电子逆着的向向N运动，而空穴沿的方向P区移动，图5(a)所。结在N区边界积累了电子，在P区边界积累了空穴，如图5(b)所示。这样就产生了一与平衡态 PN结场方向（由N区指向P区）相反的电场（由P区指向N区），即在P区与N区间建立了光生电动势。这样把
图5
五、PN结光
（一）太阳电池
PN结伏效应的一个重要的应用是利用光照射时，PN产生生压制造把太阳能转化成电能的器件——太阳电池。制造太阳电池的材料主要有硅(Si)、硫化镉(CdS)和砷化镓(GaAs)。在仍有很多新型高效材料正在研究实验中。目前，太阳电池的应用十分广泛。它为宇宙船、人造卫星、空间站的重要长期电。在其他方面的应用也十分普遍。
太电池的基本结构是：把一个大面积PN做好上下电极的触引线就构成一个太阳电池。为更好地接受日光照射，正面电极不能遮光，常做成栅。了减少入射光的反射，一般在表面层上再做一层反射膜，面层下PN结，电极一般做面积的金属板。如图6
例如2002年春季普通高中毕会考的物
例：许多人造卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池由许多片电池板组成。当太阳光照射某电池时，该电池板的开路电压是600mV，短电流30mA，那么，这块电
A.10ΩB.20ΩC.40ΩD.60Ω
（二）光
光电探测器是对半导体光电效应的重要应用。光电探测器是指对各种光辐射行接收探测的件。其中光敏管（括各种光敏二极管、光敏三极管和一些光敏晶体管）是此类光电器件的重要组成部分。它与们高教材传感器实验中究的敏电阻都是行光电信号转化装。光电探测器在科技、生活、生产和国防建设中都有着重要的应用。例如数码照相机、数摄像机、天文显镜、GPS全球位系统、气象卫星的气象云图、巡航导弹定位等等。这些应用中最基本的是有一个非灵
图8
六、对今后物理教
通过适考查教材中没有学过的内容来考查学生的自能力析、解决问题的能，是现在考试评价体系的一个发展趋势。它旨在更加全面地考学生的科学素养。这就要求我们中教师在教中能完全照本宣科，而应该以教学大纲为本，在内容上，尝试深浅出地适当拓与补充。以使学生刘物的现象、规律有质和深入的认识，提高科学素，
以笔者在学实践中的体会，中学物理教的拓展与补充的形式可以多种多。可在课堂教学中渗；也可以通过课外研究性学习、科普讲座或选修课的形式进行。应特别注意把握教的内，切忌把这种拓教学的尝试与补课、提高、竞赛导等味增加知识、增加难度、变相地把大学知识强加到中学课堂的做法相混淆。因此，一定要注意深入，注意定介绍与定量分析的的把握。特别是在考不要作太高要求。否则，不仅没有起到加
作者介绍：姜民 北京学附属
