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光电效应的应用
制造光电倍增管
光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲,然后送到电子线路去,记录下来。算式在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式:光子能量=移出一个电子所需的能量+被发射的电子的动能代数形式:hf=φ+Emφ=hf0Em=(1/2)mv^2其中h是普朗克常数,h=×10^-34J·s,f是入射光子的频率,φ是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量,f0是光电效应发生的阀值频率,Em是被射出的电子的最大动能,m是被发射电子的静止质量,v是被发射电子的速度,注:如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ),就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。这个算式与观察不符时(即没有射出电子或电子动能小于预期),可能是因为系统没有完全的效率,某些能量变成热能或辐射而失去了。
光控制电器
利用光电管制成的光控制电器,可以用于自动控制,如自动计数、自动报警、自动跟踪等等,右上图是光控继电器的示意图,它的工作原理是:当光照在光电管上时,光电管电路中产生电光流,经过放大器放大,使电磁铁M磁化,而把衔铁N吸住,当光电管上没有光照时,光电管电路中没有电流,电磁铁M就自动控制,利用光电效应还可测量一些转动物体的转速。
光电倍增管
利用光电效应还可以制造多种光电器件,如光电倍增管、电视摄像管、光电管、电光度计等,这里介绍一下光电倍增管。这种管子可以测量非常微弱的光。右下列图是光电倍增管的大致结构,它的管内除有一个阴极K和一个阳极A外,还有假设干个倍增电极K1、K2、K3、K4、K5等。使用时不但要在阴极和阳极之间加上电压,各倍增电极也要加上电压,使阴极电势最低,各个倍增电极的电势依次升高,阳极电势最高,这样,相邻两个电极之间都有加速电场,当阴极受到光的照射时,就发射光电子,并在加速电场的作用下,以较大的动能撞击到第一个倍增电极上,光电子能从这个倍增电极上激发出较多的电子,这些电子在电场的作用下,又撞击到第二个倍增电极上,从而激发出更多的电子,这样,激发出的电子数不断增加,最后后阳极收集到的电子数将比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍(一般为105~108倍)。因而,这种管子只要受到很微弱的光照,就能产生很大电流,它在工程、天文、军事等方面都有重要的作用。
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农业病虫害防治
农业虫害的治理需要依据为害昆虫的特性提出与环境适宜、生态兼容的技术体系和关键技术。为害昆虫表现了对敏感光源具有个体差异性和群体一贯性的趋光性行为特征,并通过视觉神经信号响应和生理光子能量需求的方式呈现出生物光电效应的作用本质。利用昆虫的这种趋性行为诱导增益特性,一些光电诱导杀虫灯技术以及害虫诱导捕集技术广泛地应用于农业虫害的防治,具有良好的应用前景。
广泛应用于医疗手术、整形技术、祛斑美容技术等
光电技术目前已广泛应用医疗手术、整形、祛斑美容等方面。在医疗手术方面,现在一些外科及内科手术中,会使用光电技术在手术中扮演切除、收口的角色。在传统手术中,运用手术刀切开身体组织,最长出现的问题就是出血,在止血及清理血液渗出方面增加了手术的难度与时间,运用光电技术可以快速且整齐严谨的切除身体组织,同时立即起到凝血的作用,防止创面出血,同时降低伤口感染的几率,现已被医院广泛应用。在整形美容方面,不同的光电技术能够去除色斑、色痣、皮肤疣体、皮赘等等皮肤问题,同时嫩肤美白、抗老、收细毛孔的效果也是众多美容仪器、技术、手术所比不上的,同时应用广泛、操作方面、创面更小等特点在整形与美容医院广泛使用。目前广电技术在我们国家的研究与使用也非常广泛,如我们常见的北京光电研究所、长春奥普光电、深圳光峰光电、华北光电技术研究所、杭州擎天光电、香港美肌光-光电集团等等......为我国的光电技术的快速开展做出了突出奉献。