Реферат: Фотоэффект и его примененеие в медицине - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Фотоэффект и его примененеие в медицине

Банк рефератов / Медицина и здоровье

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 564 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

16 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ ЛУГАНСКИЙ Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра мед . кибернетики , биофизики и мед . аппаратуры Реферат на тему : «Фотоэффект и его применение в медицине » Исполнитель : студент I курса 28 группы лечебного факультета Хуртин И.С. Руководит ель : Деркач Л.С. ЛУГАНСК 2002 ПЛАН Введение 3 Определение фотоэффекта 6 Виды фотоэффектов 6 Уравнение Эйнштейна 8 Применение фотоэффекта в медицине 10 Заключение 15 Список использованны х источников 16 Введение В 1887 г . немецкий физик Генрих Герц экспериментировал с разрядником для излучения элект ромагнитных волн - парой металлических шаров ; при приложении разности потенциалов между ними проскакивала искра . Когда же он освещал один из шаров ультрафиолетовыми лучами , разряд усиливался . Таким образом , был обнаружен внешний фотоэффект . В 1888 г . Ви льгельм Гальвакс установил , что облучённая ультрафиолетовым светом металлическая пластинка заряжается положительно . Так произошло второе открытие фотоэффекта . Третьим , не зная об опытах Герца и Гальвакса , его наблюдал в том же году итальянец Аугусто Риги. Он выяснил , что фотоэффект возможен и в металлах , и в диэлектриках . Александр Григорьевич Столетов был четвёртым учёным , независимо от других открывшим фотоэффект . Он два года исследовал новое явление и вывел его основные закономерности . Оказалось , что си л а фототока , во-первых , прямо пропорциональна интенсивности падающего света , а во-вторых , при фиксированной интенсивности облучения сначала растёт по мере повышения разности потенциалов , но , достигнув определённого значения (ток насыщения ), уже не увеличив а ется . В 1899 г . немец Филипп Ленард и англичанин Джозеф Томсон доказали , что падающий на металлическую поверхность свет выбивает из неё электроны , движение которых и приводит к появлению фототока . Однако понять природу фотоэффекта с помощью классической э лектродинамики так и не удалось . Необъяснимым оставалось , почему фототок возникал лишь тогда , когда частота падающего света превышала строго определённую для каждого металла величину. Только в 1905 г . Эйнштейн превратил эту загадку в совершенно прозрачн ую картину . Он предположил , что электромагнитное излучение не просто испускается порциями - оно и распространяется в пространстве , и поглощается веществом тоже в виде порций - световых квантов (фотонов ). Поэтому для возникновения фотоэффекта важна отнюдь н е интенсивность падающего светового пучка . Главное , хватает ли отдельному световому кванту энергии , чтобы выбить электрон из вещества . Минимальную энергию , необходимую для этого , называют работой выхода А. В итоге Эйнштейн вывел уравнение фотоэффекта. Я сно , что фотоэффект может вызывать только световая волна достаточно высокой частоты , а сила фототока пропорциональна интенсивности поглощённого света , то есть числу фотонов , способных выбить электроны из вещества . В 1907 г . Эйнштейн сделал ещё одно уточне н ие квантовой гипотезы . Почему тело излучает свет только порциями ? А потому , отвечал Эйнштейн , что атомы имеют лишь дискретный набор значений энергии . Таким образом , теория излучения и поглощения приняла законченный вид. В 1922 г . американец Артур Компто н обнаружил , что длинна волны рентгеновского излучения изменяется при рассеянии на электронах вещества . Но , по классической электродинамике , длина световой волны при рассеянии меняться не может ! Тогда Комптон выполнил расчёт , предположив , что на электрона х рассеиваются не волны , а частицы (фотоны ). Результат совпал с экспериментальным . Это стало прямым доказательством реальности существования фотонов . Определение фотоэффекта Фотоэлектрическим э ффектом (фотоэффектом ) называют г рупп у явлений, возникающих при взаимодействии с вета с в еществом и заключающихся либо в эмиссии э лектронов ( внешний фотоэф - ф ект ), либо в изменении электропроводимости в ещества и ли в оз ни кновении э лектродвижу щ ей силы (внутренний фотоэф - ф ект ) . В фотоэффекте п роявляются корпускулярные свойства света . В 1888 Гальвакс показал , что при облучении ультрафиолетовым светом электрически нейтральной металлической пластинки последняя приобретает положительный заряд . В этом же году Столетев создал первый фотоэлемент и п р именил его на практике , потом он установил прямую пропорциональность силы фототока интенсивности падающего света . В 1899 Дж . Дж . Томпсон и Ф . Ленард доказали , что при фотоэффекте свет выбивает из вещества электроны . Виды фотоэффектов Выделяют три основных вида фотоэффектов : внутренний , внешний и вентильный. Внешний фотоэффект н аблюдается в газах н а отдельных ато мах и м олекулах (фотоионизация ) и в конденсированных средах. Внешний фотоэффект в м еталле м ожно представить состоя - щ им из трех п роцессов : поглощение ф отона э лектроном прово - д имости , в р езультате ч его увеличивается к инетическая э нергия э лектрона ; д вижение э лектрона к поверхности т ела ; в ыход элек - т рона из металла . Э тот п роцесс э нергетически описывают у равнение м Эйнштейна (с м . ниже ). Если , о свещая м еталл монохроматическим с ветом , уменьшать частоту и злучения ( увеличивать д лину волны ), т о , н ачиная с н екоторого е е значения , н азываемого к расной г раницей ; фото э ффект п рекратится . Экспериментальные исследования показали , что т ерм ин « красная г раница» н е означает , ч то грани - ц а ф отоэффекта обязательно п опадает в о бласть к расного цвета. Внутренний фотоэффект н аблюдается при о свещении полу - проводников и диэлектриков , е сли э нергия ф отона достаточна д ля , п ереброса э лектрона из валентн ой з оны в з ону п роводимости , В примесных п олупроводниках фотоэффект обнаруживается так - ж е в т ом с лучае , е сли энергия э лектрона д остаточна д ля пере - б роса э лектронов в з ону п роводимости с донорных примесных у ровней или и з валентной з оны н а акцепторные пр имесные уров - н и . Т ак в п олупроводниках и диэлектриках в озникает фотоэлектропроводимость. Интересная р азновидность в нутреннего ф отоэффекта наблю - д ается в к онтакте электронного и дырочного п олупроводников . В э том с лучае п од д ействием с вета в озникают элект роны и дыр - к и , к оторые р азделяются э лектрическим п олем р - n -перехода ; э лектроны перемещаются в п олупроводник т ипа n , а дырки - в п олупроводник т ипа р , П ри э том м ежду дырочным и электрон - н ым п олупроводниками и зменяется к онтактная р азность потен - ц иало в п о сравнению с р авновесной , т . е . в озникает фотоэлектро - движущая с ила . Т акую ф орму внутреннего ф отоэффекта назы - в ают вентильным фотоэффектом. Он м ожет б ыть и спользован д ля н епосредственного преобра зования э нергии электромагнитного и злучения в э нергию элек - т рического т ока. Уравнение Эйнштейна Формулировка 1-го закона фотоэффекта : количество электронов , вырываемых светом с поверхности металла за 1с , прямо пропорционально интенсивности света. Согласно 2-ому закону фотоэффекта , ма ксимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не зависит от его интенсивности. 3-ий закон фотоэффекта : для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта , т . е . минимальная частота света v 0 (или максимальная длина волны л 0 ), при которой ещё возможен фотоэффект , и если v < v 0 , то фотоэффект уже не происходит . Первый закон объяснён с позиции электромагнитной теории света : чем больше интенсивность световой волны , тем большему количеству электронов будет передана достаточная для вылета из металла энергия . Другие законы фотоэффекта противоречат этой теории. Теоретическое объяснение этих законов было дано в 1905 Эйнштейном . Согласно ему , электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных ква нтов (фотонов ) с энергией hv каждый ( h -постоянная Планка ). При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается , а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается . Поглотив фотон , электрон получ ает от него энергию и , совершая работу выхода , покидает металл : hv = A + mv 2 / 2 , где mv 2 – максимальная кинетическая энергия , которую может иметь электрон при вылете из металла . Она может быть определена : mv 2 /2 = eU 3 . U 3 - задерживающее напряжение . В т еории Эйнштейна законы фотоэффекта объясняются следующим образом : Интенсивность света пропорциональна числу фотонов в световом пучке и поэтому определяет число электронов , вырванных из металла. Второй закон следует из уравнения : mv 2 /2= hv - A . Из этого же у равнения следует , что фотоэффект возможен лишь в том случае , когда энергия поглощённого фотона превышает работу выхода электрона из металла . Т . е . частота света при этом должна превышать некоторое определённое для каждого вещества значение , равное A > h . Эта минимальная частота определяет красную границу фотоэффекта : v o =A/h y o =c/ v o =ch/A. При меньшей частоте света энергии фотона не хватает для совершения электроном работы выхода , и поэтому фотоэффект отсутствует. Квантовая теория Эйнштейна позволила объяснить и ещё одну закономерность , установленную Столетовым . В 1888 Столетов заметил , что фототок появляется почти одновременно с освещением катода фотоэлемента . По классической волновой теории электрону в поле световой электромагнитной волны требуется время для накопления необходимой для вылета энергии , и поэтому фотоэффект должен протекать с запаздыванием по крайне мере на несколько секунд . По квантовой теории же , когда фотон поглощается электроном , то вся энергия фотона переходит к электрону и никакого времени для накопления энергии не требуется. С изобретением лазеров появилась возможность экспериментировать с очень интенсивными пучками света . Применяя сверхкороткие импульсы лазерного излучения , удалось наблюдать многофотонные процессы , когда электрон , прежде ч ем покинуть катод , претерпевал столкновение не с одним , а с несколькими фотонами . В этом случае уравнение фотоэффекта записывается : Nhv = A + mv 2 /2 , чему соответствует красная граница. Применение фотоэффекта в медицине Электровакуумны е или полупроводниковые приборы , принцип работы которых основан на фотоэффекте , называют фотоэлектронными . Рассмотрим устройство некоторых из них. Наиболее распространенным фотоэлектронным прибором является фотоэлемент . Фотоэлемент , основанный на внешнем ф отоэффекте , состоит из источника электронов — фотокатода К , на который попадает свет , и анода А . Вся система заключена в стеклянный баллон , из которого откачан воздух . Фотокатод , представляющий собой фоточувствительный сло й , может быть непосредственно нанесен на часть внутренней поверхности баллона . На рисунке дана схема включения фотокатода в цепь . Рис . 1. Для вакуумных фотоэлементов рабочим режимом является режим насыщ ения , которому соответствуют горизонтальные участки ВАХ , полученных при разных значениях светового потока (рис . 2). Рис . 2. Основной параметр фотоэлемента — его чувствительность , выражаемая отношением силы фототока к соответствующему световому по току . Эта величина в вакуумных фотоэлементах достигает значения порядка 100 мкА /лм . Для увеличения силы фототока применяют также газонаполненные фотоэлементы , в которых возникает несамостоятельный темный разряд в инертном газе , и вторичную электронную эм иссию — испускание электронов , происходящее в результате бомбардировки поверхности металла пучком первичных электронов . Последнее находит применение в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ ). Схема ФЭУ приведена на рис . 3. Падающие на фотокатод К фотоны эмиттир уют электроны , которые фокусируются на первом электроде (диноде ) Э 1 . В результате вторичной электронной эмиссии с этого динода вылетает больше электронов , чем падает на него , т . е . происходит как бы умножение электронов . Умножаясь на следующих динодах , эле ктроны в итоге образуют усиленный в сотни тысяч раз ток по сравнению с первичным фототоком. Рис . 3. ФЭУ применяют главным образом для измерения малых лучистых потоков , в частности ими регистрируют сверхсла бую биолюминесценцию , что важно при некоторых биофизических исследованиях . На внешнем фотоэффекте основана работа электронно-оптического преобразователя (ЭОП ), предназначенного для преобразования изображения из одной облас ти спектра в другую , а также для усиления яркости изображений . Схема простейшего ЭОП приведена на рис . 4. Световое изображение объекта 1, проецированное на полупрозрачный фотокатод К , преобразуется в электронное изображение 2. Ускоренные и сфокусированны е электрическим полем электродов Э электроны попадают на люминесцентный экран Е . Здесь электронное изображение благодаря катодолюминесценции вновь преобразуется в световое 3. Рис . 4. В медицине ЭОП применяют для усиления яркости рен тгеновского изображения , это позволяет значительно уменьшить дозу облучения человека . Если сигнал с ЭОП подать в виде развертки на телевизионную систему , то на экране телевизора можно получить «тепловое» изображение предметов . Части тела , имеющие разные т емпературы , различаются на экране либо цветом при цветном изображении , либо светом , если изображение черно-белое . Такая техническая система , называемая тепловизором , используется в термографии . Вентильные фотоэлементы имею т преимущество перед вакуумными , так как работают без источника тока . Один из таких фотоэлементов — медно-закисный — представлен на схеме рис . 5. Рис . 5. Медная пластинка , служащая одним из электродов , покрывается тонким слоем закиси меди С u 2 О (полупроводник ). На закись меди наносится прозрачный слой металла (например , золото А u ), который служит вторым электродом . Если фотоэлемент осветить через второй электрод , то между электродами возникнет фото-э.д.с ., а при замыкании электродов , в электр ической цепи пойдет ток , зависящий от светового потока. Чувствительность вентильных фотоэлементов достигает нескольких тысяч микроампер на люмен . На основе высокоэффективных вентильных фотоэлементов с к.п.д ., равным 15% для солнечного излучения , создают с пециальные солнечные батареи для питания бортовой аппаратуры спутников и космических кораблей . Зависимость силы фототока от освещенности (светового потока ) позволяет использовать фотоэлементы как люксметры , что находит применение в санитарно-гигиенической практике и при фотографировании для определения экспозиции (в экспонометрах ). Некоторые вентильные фотоэлементы (сернисто-таллиевый , германиевый и др .) чувствительны к инфракрасному излучению , их применяют для обнаружения нагретых невидимых тел , т . е . ка к бы расширяют возможности зрения . Другие фотоэлементы (селеновые ) имеют спектральную чувствительность , близкую к человеческому глазу , это открывает возможности использования их в автоматических системах и приборах вместо глаза как объективных приемников в идимого диапазона света . На явлении фотопроводимости основано и явление фоторезистора. Простейшее фотосопротивление (рис . 6) представляет собой тонкий слой полупроводника 1 с металлическими электродами 2; 3 — изолятор . Фот осопротивления , как и фотоэлементы , позволяют определять некоторые световые характеристики и используются в автоматических системах и измерительной аппаратуре. Рис . 6. Заключение Таким образом , фотоэффект – это явление , связ анное с освобождением электронов твердого тела (или жидкости ) под действием электромагнитного излучения . Различают : 1) внешний фотоэффект – испускание электронов под действием света (фотоэлектронная эмиссия ), излучения и др .; 2) внутренний фотоэффект – уве личение электропроводности полупроводников или диэлектриков под действием света (фотопроводимость ); 3) вентильный фотоэффект – возбуждение светом электродвижущей силы на границе между металлом и полупроводником или между разнородными полупроводниками . Фото ионизацию газов иногда также называют фотоэффектом. Список использованных источников Литература 1. Гирицкий Е.В . Элементы квантовой механики . – К .: Освита , 1988. 2. Дягилев Ф.М . Квантовая механика . – М .: Просвещение , 1986. 3. Рем изов А.Н . Медицинская биофизика . – М .: Высшая школа , 1987. – С . 487 – 491. 4. Храмов Ю.А . Физики . Биографический справочник . – М .: Наука , Гл . редакция физико-математической литературы , 1983. 5. Энциклопедический словарь юного физика . – М .: Педагогика , 1991. Web - sites 1. http://encyclop.by.ru/c/22/82.htm 2. http://archive.1september.ru/inf/2001/leto/stend/Glava.htm
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Блондинка:
- Что такое "матанализ"?
Парень:
- Раздел математики, изучающий свойства бесконечно малых величин, дифференциальное и интегральное исчисления, а также...
Блондинка:
- Раздел ЧЕГО?!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по медицине и здоровью "Фотоэффект и его примененеие в медицине", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru