Чтобы лучше понять принцип работы приборов, использующих инфракрасные лучи, рассмотрим, как лучистая энергия воздействует на металлы и полупроводники.
По электрическим свойствам все твердые тела разделяются на три группы:
— металлы, имеющие удельное сопротивление менее 103 Ом • См;
— полупроводники с удельным сопротивлением 103 — 1010 Ом • См;
— изоляторы (диэлектрики), обладающие удельным сопротивлением более 1012 Ом • См.
В металле внешние электроны атома («периферийные» электроны) слабо связаны с ядром атома, в результате чего даже слабые внешние влияния (например, повышение температуры) могут вызвать свободное перемещение этих электронов внутри металла от одного атома к другому.
Чтобы лучше понять принцип работы приборов, использующих инфракрасные лучи, рассмотрим, как лучистая энергия воздействует на металлы и полупроводники.
По электрическим свойствам все твердые тела разделяются на три группы:
— металлы, имеющие удельное сопротивление менее 103 Ом • См;
— полупроводники с удельным сопротивлением 103 — 1010 Ом • См;
— изоляторы (диэлектрики), обладающие удельным сопротивлением более 1012 Ом • См.
В металле внешние электроны атома («периферийные» электроны) слабо связаны с ядром атома, в результате чего даже слабые внешние влияния (например, повышение температуры) могут вызвать свободное перемещение этих электронов внутри металла от одного атома к другому. Эти электроны называются «свободными», и ими обусловлена проводимость металлов.
«Свободные» электроны в металле, хаотически движущиеся между атомами, имеют различные скорости и, следовательно, различные значения кинетической энергии. Наименьшей кинетической энергией Wt «свободные» электроны обладают при температуре абсолютного нуля (—273°С). Вблизи от поверхности металла среди электронов всегда имеются такие, которые перемещаются в направлении к поверхности. На первый взгляд может показаться, что «свободные» электроны металла могут легко покидать его пределы, вылетая наружу. Однако при обычных условиях они не могут выйти из металла, так как у поверхности металла существуют силы, препятствующие вылету электронов. Возникновение этих сил объясняется следующими причинами.
Атомы, находящиеся на границе раздела металл-вакуум, под воздействием неуравновешенных сил других атомов металла поляризуются и образуют двойной электрический слой, в котором отрицательные заряды расположены ближе к поверхности. В этом слое образуется разность («скачок») потенциалов. Таким образом, поверхность металла оказывается отрицательной по отношению к самому металлу. Чтобы электрон мог выйти из металла во внешнюю среду, он должен совершить некоторую работу для преодоления этой разности потенциалов. Кроме того, в месте вылета электрона с поверхности металла наружу возникает избыток положительного заряда, притягивающего электрон обратно. Итак, чтобы электрон мог выйти на поверхность металла, он должен обладать некоторой кинетической энергией Wa, достаточной для преодоления тормозящих сил в двойном электрическом слое и сил электрического притяжения.