光子效應(單個光子的性質對產生的光電子起直接作用的一類光電效應)

光子效應是指單個光子的性質對產生的光電子起直接作用的一類光電效應。探測器吸收光子後，直接引起原子或分子的內部電子狀態的改變。光子能量的大小直接影響內部電子狀態的改變。

基本介紹

• 中文名：光子效應
• 外文名：Photon effect
• 分類：外光電效應和內光電效應
• 類別：光電效應
• 功能：設計光子探測器
• 區別：光熱效應

條件

光子效應是指單個光子的能量hν對產生的光電子起直接作用的一類光電效應，基於光子效應而工作的探測器統稱為光子探測器。各種光子探測器的共同特徵是它們的閾值特性，即光子效應條件：

ν≥ν_c 或 λ≤λ_c (34-1)

式中，v_c和λ_c分別稱為光子探測器的截止回響頻率和波長。

注意到：普朗克常數h=6.6×10J·s=4.13×10 eV·s，c =3×10μm/s=3×10nm/s。

可以推知：

λ(μm)=1.24/E(eV) 或λ(nm)=[1240/E(eV)](34-2)

式中，E為由光子探測器材料決定的閾值能量。

分類

光子效應是指單個光子的能量hν對產生的光電子起直接作用的一類光電效應，包括外光電效應和內光電效應，如表所示。基於光子效應而工作的探測器統稱為光子探測器，故有不同種類的探測器。

大類	效應細目	相應的探測器
外光電效應	①光陰極發射光電子 ②光電子倍增： 打拿極倍增; 微通道電子倍增	光電管 光電倍增管 像增強管
內光電效應	①光電導(本徵和非本徵) ②光生伏特：	光導管或光敏電阻
	PN結和PIN結(零偏); PN結和PIN結(反偏); 雪崩; 肖特基勢壘 ③光電磁; 光子牽引	光電池 光電二極體 雪崩光電二極體 肖特基勢壘光電二極體 光電磁探測器 光子牽引探測器

辨析區分

光電探測器的物理效應通常分為兩大類：光子效應和光熱效應，在每一大類中又可分為若干細目。

光熱效應

光熱效應和光子效應完全不同。探測元件吸收光輻射能量後，並不直接引起內部電子狀態的改變，而是把吸

收的光能變為晶格的熱運動能量，引起探測元件溫度上升，溫度上升的結果又使探測元件的電學性質或其他物理性質發生變化。所以，光熱效應與單光子能量hν的大小沒有直接關係。原則上，光熱效應對光波頻率沒有選擇性。只是在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應也就更強烈，所以被廣泛用於對紅外線輻射的探測。因為溫度升高是熱積累的作用，所以光熱效應的回響速度一般比較慢，而且容易受環境溫度變化的影響。

大類	效應細目	相應的探測器
光熱效應	①測輻射熱計;
	負電阻溫度係數; 正電阻溫度係數; 超導 ②溫差電 ③熱釋電 ④其他	熱敏電阻測輻熱計 金屬測輻射熱計 超導遠紅外探測器 熱電偶、熱電堆 熱釋電探測器 高萊盒、液晶等

各自特點

光子效應對光波頻率表現出選擇性，回響速度一般比較快；

光熱效應原則上對光波頻率沒有選擇性，回響速度一般比較慢。