Рис. 32. Электронно-оптический преобразователь.
Такое действие света называют внутренним фотоэффектом.
В московском метро нельзя пройти через турникет, не опустив в его стойку пятикопеечную монету: не пропустит световой луч. Он пересекает проход и попадает на фотоэлемент (см. ст. «Полупроводники»). Если закрыть луч, фотоэлемент подаст сигнал. Радиолампы усилят этот сигнал и передадут его на механическую систему, закрывающую турникет.
Фотоэлемент с внешним фотоэффектом устроен так. На стенку стеклянного баллона нанесен металлический слой, а поверх него — слой полупроводникового вещества, это — катод. К катоду подведен отрицательный полюс батареи, а к аноду (никелевому стержню внутри баллона) — положительный. Когда свет выбивает из катода электроны, в цепи фотоэлемента течет ток. Когда света нет, нет и тока. Действие фотоэлемента можно усилить и использовать для управления любой механической системой.
В такую же схему, как и фотоэлементы с внешним фотоэффектом, могут быть включены и фотоэлементы с внутренним фотоэффектом. Они называются фотосопротивлениями потому, что увеличивают или уменьшают сопротивление электрической цепи, в которую включены. Самое ценное свойство фотосопротивлений — их способность реагировать на излучение слабо нагретых тел: на лучистую энергию с большой длиной волны, т. е. на инфракрасные лучи.
Ученые уже создали фотосопротивления, чувствительные к лучам с длиной волны около 9 мк. Вспомним закон Вина — закон смещения. lТ= 2897 мк. Если l=9,35 мк, то Т=2897/9,35=309°К,
или примерно 36°Ц. Такие лучи испускает наше тело. Если бы человеческий глаз реагировал на эти излучения, мы ночью видели бы лица людей светящимися.
Инфракрасное излучение можно увидеть с помощью специального устройства — электронно-оптического преобразователя (рис. 32). Объектив А переносит изображение «светящегося» в темноте тела на экран Б-В, покрытый прозрачным полупроводниковым слоем Г. Падая на этот слой, кванты инфракрасного излучения выбивают из него электроны. Между слоем Г (катодом) и экраном (анодом) поддерживается электрическое напряжение; под его действием электроны двигаются, ускоряясь, к экрану и переносят на него инфракрасное изображение. Экран испускает уже видимое излучение.
Можно и по-другому преобразовать инфракрасное изображение в видимое. Для этого на экран передающей телевизионной трубки наносится вместо слоя, реагирующего на видимый свет, полупроводниковый слой, чувствительный к инфракрасному излучению. Электронный луч передаст инфракрасное изображение с такого экрана через усилительную радиосхему на приемную трубку — кинескоп, такую же, как и в обычном телевизоре.
Обе эти системы позволяют преобразовать изображения очень слабо нагретых тел в видимые. Для электронно-оптического преобразователя фотоны должны обладать энергией, достаточной, чтобы выбить электрон из его чувствительного слоя. В телевизионном преобразователе, там, куда попадет излучение, должно измениться сопротивление слоя. Для этого энергия может быть меньшей, и, следовательно, можно обнаруживать излучения с более длинной волной.
Изображение человека на экране кинескопа, полученное в полной темноте с помощью инфракрасной передающей трубки.
192