электрические
явления, происходящие в веществах под действием электромагнитного излучения. Поглощение электромагнитной энергии в веществе происходит всегда отдельными порциями - квантами (
Фотонами)
, равными
ηω(
η -
Планка постоянная, ω
- частота излучения). Ф. я. возникают, когда энергия поглощённого фотона затрачивается на квантовый переход электрона в состояние с большей энергией. В зависимости от соотношения между энергией фотонов и характерными энергиями вещества (энергией возбуждения атомов и молекул, энергией их ионизации, работой выхода электронов из твёрдого тела и т.п.) поглощение электромагнитного излучения может вызывать разные Ф. я. Если энергии фотона хватает лишь для возбуждения атома, то может возникнуть изменение диэлектрической проницаемости (См.
Диэлектрическая проницаемость) вещества (
Фотодиэлектрический эффект)
. Если энергия фотона достаточна для образования неравновесных носителей заряда в твёрдом теле - электронов проводимости и дырок, то изменяется электропроводность тела (см.
Фотопроводимость)
. В неоднородных телах, например в полупроводниках (См.
Полупроводники) с неоднородным распределением примесей, в частности в области электронно-дырочного перехода (См.
Электронно-дырочный переход)
, вблизи контакта двух разнородных полупроводников (см.
Полупроводниковый гетеропереход)
, контакта полупроводник - металл, или при неоднородном облучении, а также в полупроводниках, помещенных в магнитное поле, возникает электродвижущая сила (см.
Фотоэдс, Кикоина - Носкова эффект (См.
Кикоина - Носкова эффект))
. Фотопроводимость и фотоэдс могут возникать также при поглощении фотонов электронами проводимости, в результате чего увеличивается их подвижность (см.
Подвижность носителей тока)
.
Если
ηωдостаточно велика для ионизации атомов и молекул газа, то происходит фотоионизация. Когда эта энергия поглощается электронами жидкости или твёрдого тела, если последние могут достичь поверхности тела и, преодолев существующий на ней
Потенциальный барьер, выйти в вакуум или др. среду, то возникает
Фотоэлектронная эмиссия. Фотоэлектронную эмиссию часто называют внешним
Фотоэффектом
. В отличие от него, все Ф. я., обусловленные переходами электронов из связанных состояний в квазисвободные внутри твёрдого тела, объединяются термином
Фотоэффект внутренний.
Следует отличать Ф. я. от электрических явлений, возникающих при нагревании тел электромагнитным излучением. Все Ф. я. обусловлены нарушением равновесия между системой электронов, с одной стороны, и атомом, молекулой или кристаллической решёткой - с другой. Неравновесное состояние электронной системы тела сохраняется некоторое время после поглощения фотона, в течение которого и могут наблюдаться Ф. я. Затем избыточная энергия электронов рассеивается (например, передаётся кристаллической решётке) и в теле устанавливается равновесие, соответствующее более высокой температуре. Ф. я. исчезают, но из-за нагревания тела в нём могут возникнуть
явления, по внешним признакам аналогичные Ф. я.: болометрический эффект (изменение электропроводности), пироэлектрический эффект (см.
Пироэлектрики)
, Термоэлектронная эмиссия, Термоэдс и др.
Термоэлектрические явления.
В полупроводниках и диэлектриках электронов проводимости мало, поэтому уже небольшого числа фотонов достаточно для заметного увеличения количества электронов или их энергии.
Теплоёмкость же кристаллической решётки тел очень велика по сравнению с теплоёмкостью "газа" электронов проводимости. Вследствие этого в телах не очень малых размеров Ф. я. возникают при поглощении в них гораздо меньшей энергии электромагнитного излучения, чем та, которая необходима для наблюдения термоэлектрических явлений. Инерционность Ф. я. во много раз меньше инерционности термоэлектрических явлений и (в отличие от последних) не зависит от размеров тел и качества теплового контакта их с др. телами.
В металлах (См.
Металлы) из-за очень высокой электропроводности внутренний фотоэффект не наблюдается и возникает только фотоэлектронная эмиссия.
Лит.: Рыбкин С. М., Фотоэлектрические явления в полупроводниках, М., 1963; Фотоэлектронные приборы, М., 1965; Панков Ж., Оптические процессы в полупроводниках, пер. с англ., М., 1973; Соммер А., Фотоэмиссионные материалы, пер. с англ., М., 1973.
Т. М. Лифшиц.