Приймачі світла
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Приймачі світла

Приймачі світла , пристрої, зміна стану яких (реакція) під дією потоку оптичного випромінювання служить для виявлення цього випромінювання, його виміру, а також для фіксації і аналізу оптичних зображень випромінюючих об'єктів; найбільш обширний клас приймачів випромінювання . В П. с. енергія випромінювання оптичного діапазону перетвориться в ін. види енергії. Важливими параметрами, що характеризують властивості і можливості різних типів П. с., є: порогова чутливість — мінімальний потік випромінювання, який може бути виявлений на тлі власних шумів П. с.; коефіцієнт перетворення (відносна чутливість), який зв'язує падаючий на П. с. потік випромінювання з величиною сигналу на виході П. с.; постійна часу — час, за який сигнал на виході П. с. наростає до певного рівня (цей параметр служить мірою здатності П. с. реєструвати оптичні сигнали мінімальної тривалості); спектральна характеристика — залежність чутливості П. с. від довжини хвилі випромінювання. П. с., в яких чутливість слабо залежить від довжини хвилі в широкому діапазоні довжин хвиль, називаються неселективними, на відміну від селективних П. с. що мають на спектральній характеристиці чітко виражені максимуми і (або) мінімуми.

  П. с. підрозділяють на теплових, фотоелектричних, механічних і хімічних. До тепловим П. с. відносяться термоелементи, металеві і напівпровідникові болометри, молекулярні радіометри, оптико-акустичні П. с. З них найбільш поширені термоелементи і вакуумні болометри. Зміна температури поверхні термоелемента, що поглинає світло, приводить до появи в нім термо-едс. Підвищеною чутливістю володіють послідовні з'єднання декількох термоелементів, званих термостолбікамі. У оптико-акустичних (пневматичних) П. с. реєструється збільшення об'єму газу, що нагрівається поглиненим випромінюванням. До тепловим П. с. вживаним в інфрачервоному (ГИК) діапазоні, відносяться і рідкі кристали, які при нагріві випромінюванням змінюють колір. Теплові П. с., як правило, неселективні і придатні для вимірів променистої енергії в широкої області спектру (200 нм — 20 мкм; інколи до 1000 мкм ) . Порогова чутливість кращих теплових П. с. ~10 -10 —10 -11 Вт, а постійна часу в більшості випадків складає 10 -1 —10 -3 сек.

  Фотоелектричні П. с. розділяють на П. с. із зовнішнім і внутрішнім фотоефектом . Фотоелектричні П. с. включають фотоелементи, фотоелектронні помножувачі, фотоопори (див. Фоторезистор ) , фотодіоди, електроннооптичні перетворювачі, П. с. з фотоелектромагнітним ефектом, квантові підсилювачі оптичного діапазону. Ці П. с. селективні, і їх реакція залежить від величин енергій окремих поглинених фотонів. Спектральна чутливість П. с. із зовнішнім фотоефектом має характерний довгохвильовий («червону») кордон в області 0,6—1,2 мкм, визначувану природою речовини П. с. (див. Робота виходу ) . Порогова чутливість П. с. із зовнішнім фотоефектом може бути доведена до 10 -12 —10 -15 Вт при постійній часу менш 10 -9 сік (для електроннооптичних перетворювачів до 10 -12 сік ) . Чутливість т.з. лічильників фотонів ще вище — до 10 -17 вт/сек. Перевагою фотоопорів, фотодіодів і П. с. з фотоелектромагнітним ефектом відносно П. с. із зовнішнім фотоефектом є їх працездатність в далекій І До області спектру (10—30 мкм ) . Гранична чутливість фотоопорів (у смузі частот шириною 1 гц ) складає 10 -10 —10 -12 Вт при постійній часу 10 -5 —10 -7 сек. Для реєстрації надкоротких імпульсів лазерного випромінювання ГИК діапазону в СРСР розроблений новий вигляд П. с., в яких використовується ефект захоплення вільних електронів в напівпровідниках фотонами. При поглинанні світла електронами разом з енергією падаючої світлової хвилі поглинається і її імпульс ( кількість руху ) . Перерозподіл імпульсу між кристалічною решіткою напівпровідника і вільними електронами приводить до появи впорядкованого руху (захоплення) електронів відносно грат і реєструється у вигляді струму або едс(електрорушійна сила). П. с. цього типа володіють високим тимчасовим дозволом (постійна часу ~ 10 -11 —10 -10 сік); вони не вимагають примусового охолоджування і використання джерел живлення.

  Механічні (пондеромоторні) П. с. зазвичай виконуються у вигляді крутильних вагів і реагують на тиск світла . Вони застосовуються порівняно нечасто, т.к. очень чутливі до вібрацій і різних теплових процесів.

  До фотохімічним П. с. відносяться всі види фотошарів, використовувані в сучасній фотографії. На відміну від теплових і фотоелектричних П. с., фотошар підсумовує фотохімічна дія випромінювання. При цьому по оптичній щільності почорніння шару прямо вимірюється енергія випромінювання.

  До П. с. можуть бути віднесені і очі живих істот. Область спектру, в якій чутливе око людини (0,4—0,8 мкм ) , називається видимою областю. Людське око — селективний П. с. з максимальною чутливістю близько 555 нм. Адаптоване в темноті око людини (див. Адаптація фізіологічна ) має порогову чутливість ~ 10 -17 вт/сек, що відповідає декільком десяткам фотонів в 1 сек. Ока ін. живих істот (ссавців, птиць, риб, комах) відрізняє велику різноманітність властивостей (див. Око, Зір органи ) . Зокрема, очі деяких комах реагують на поляризацію світла .

 

  Літ.: М. Маркова Н., Приймачі інфрачервоного випромінювання, М., 1968; Фотоелектронні прилади, М., 1965; Зайдель І. Н., Куренков Р. І., Електроннооптичні перетворювачі, М., 1970; Шишловський А. А., Прикладна фізична оптика, М., 1961; Рос М., Лазерні приймачі, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969.

  Л. Н. Капорський.