Фотопроводники
Между проводниками электричества (металлами) и непроводниками (изоляторами, например резиной или фарфором) существует класс твердых веществ, называемых полупроводниками, которые немного проводят электричество и вдобавок имеют любопытные электрические и оптические свойства. Металл проводит электричество потому, что в нем много совершенно свободных и слабо связанных друг с другом электронов, которые могут легко перемещаться в металле при приложении разности потенциалов. Движение таких электронов и образует электрический ток.
Изоляторы — это твердые вещества, в которых электроны прочно занимают различные энергетические уровни, так что наложение внешнего электрического поля не может привести к перемещению электронов в веществе. В полупроводниках число электронов, способных к перемещению, ограниченно. В них может существовать некоторое количество свободных, несвязанных электронов, но могут также существовать и области, в которых электроны отсутствуют, хотя они должны были бы там быть на основании химической или кристаллической структуры данного вещества. Такие области с отсутствующими электронами называются «дырками»; они ведут себя как электроны с положительным зарядом.
В полупроводниках и электроны и «дырки» могут служить переносчиками электрического заряда, и потому их называют «носителями». Когда на некоторые полупроводника падает Свет, то атомы поглощают его, и за счет этого электроны переходят на более высокие уровни, где они могут двигаться более свободно. Таким образом, поглощение света увеличивает проводимость за счет освобожденных электронов. Одновременно переход электрона оставляет «дырку», которая тоже служит носителем заряда. Таким образом, каждый поглощаемый фотон рождает «пару» носителей заряда. Этот механизм в настоящее время широко применяется для регистрации света.
Было обнаружено, что путем ввода в полупроводник специально подобранных примесей можно добавить в него дополнительные носители заряда. В промышленности этот метод называется легированием полупроводников. В соответствии с использованной примесью могут быть добавлены или электроны, или «дырки». Если примешиваемая присадка рождает электроны, получается полупроводник «reтипа» (п — negative — обозначает отрицательно заряженные электроны). Если же выбранная присадка создает положительные дырки, то мы имеем полупроводник «ртипа» (р — positive — заряд положительного знака). Если полупроводник гстипа наложить на полупроводник ртипа, то получающееся в результате вещество с так называемым «р — ппереходом» Проявляет ценные оптические и электрические свойства. Если на такую комбинацию падает свет, то по обе стороны от перехода возникает разность потенциалов и появляется электрический ток. Солнечные батареи, которые теперь используются для преобразования солнечного света непосредственно в электрический ток, основаны именно на этом свойстве. Последние конструкции этих батарей обеспечивают получение до 100 вт с каждого квадратного метра поверхности, освещенной солнечным светом.
Фотопроводниковые элементы широко применяются в качестве экспонометров, хорошо знакомых фотолюбителям. В первых фотопроводниках в качестве основы использовался сернистый кадмий, теперь же разработан ''целый ряд других материалов. Особенно эффективным оказались фотопроводники из теллурида свинца. Большинство фотопроводников может регистрировать флуктуации света порядка 1/40000 сек, чего вполне достаточно для многих целей.
Для регистрации инфракрасного (теплового) излучения в наши дни широко используется простое, но очень чувствительное устройство, называемое ячейкой Голея. Это небольшой сосуд с газом, закрытый окошком — тонкой посеребренной гибкой мембраной. Поглощение ячейкой даже очень небольшого количества тепла заставляет находящийся внутри ячейки газ немного расшириться. Воздух выгибает наружу тонкую мембрану, которая в свою очередь отклоняет луч света, отражающийся от мембраны. Смещение светового луча фиксируется специальным устройством. Ячейки Голея могут быть чувствительны к самым незначительным количествам тепла.
Усилитель изображения
Сверхскоростная фотография
Архитектурное освещение