Индукцией магнитного

генерация индуцированного излучения; /, Л —зеркала, 2, 4 — частицы

Принцип действия излучающих полупроводниковых приборов основан на излучении квантов электромагнитной энергии при переходе частиц из высокого энергетического состояния в более низкое. Переходы, при которых излучаются кванты лучистой энергии, называются излунательными. Они обусловливают явления люминесценции и индуцированного излучения.

Явление индуцированного излучения лежит в основе работы квантовых приборов. Длительность индуцированного излучения близка к периоду световых колебаний (примерно 10~15 с). Индуцированное излучение отличается когерентностью и узким спектром (менее 10~5 мкм).

В отличие от индуцированного,излучения, длительность которого близка к периоду световых колебаний (примерно 10~15 с), люминесценция характеризуется весьма длительным свечением даже после того, как действие возбуждающего фактора прекратилось. Это послесвечение объясняется тем, что при люминесценции акты поглощения квантов энергии отделены во времени от актов излучения промежуточными процессами. Кроме того, при люминесценции эмиттируется некогерентное оптическое излучение с относительно широким спектром (около 10~2 мкм), в то время как индуцированное излучение оптического квантового генератора когерентно и отличается значительно более узким спектром (менее 10~5 мкм).

оптические генераторы когерентного (индуцированного) излучения (лазеры).

При действии световой волны на люминесдирующую систему с возбужденными атомами с частотой, соответствующей резонансной частоте этих атомов (т, е. длине волны, рассчитываемой по формуле 4.3), может возникнуть процесс, при котором все возбужденные атомы излучают почти одновременно, взаимосвязанно и так, что генерируемые фотоны абсолютно неотличимы от тех, которые эту генерацию вызвали. Такое вынужденное когерентное излучение называют стимулированным или индуцированным, а излучатели таких волн получили название лазеров (от английского Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление света за счет индуцированного излучения).

4,3. Возникновение индуцированного излучения

8. Чем отличаются механизмы спонтанного и индуцированного излучения в полупроводнике?

В отличие от индуцированного,излучения, длительность которого близка к периоду световых колебаний (примерно 10~15 с), люминесценция характеризуется весьма длительным свечением даже после того, как действие возбуждающего фактора прекратилось. Это послесвечение объясняется тем, что при люминесценции акты поглощения квантов энергии отделены во времени от актов излучения промежуточными процессами. Кроме того, при люминесценции эмиттируется некогерентное оптическое излучение с относительно широким спектром (около 10~2 мкм), в то время как индуцированное излучение оптического квантового генератора когерентно и отличается значительно более узким спектром (менее 10~5 мкм).

и вероятность (33.48) индуцированного излучения

Следовательно, вероятность индуцированного излучения максимальна при частоте колебаний внешнего поля, равной частоте квантового перехода ( 33.5).

Оценим с помощью (5.29) удельные значения электромагнитной энергии И/8о.уД= Ws/Va и №&УЯ=№&/МЯ. Наибольший коэффициент использования ои = я2А.-фА'0а5Ля58 определяется максимальными электромагнитными нагрузками на поверхности якоря: индукцией магнитного поля в зазоре (Бл, Тл) с учетом форсировки возбуждения и линейной токовой нагрузкой (/4Я, А/м), соответствующей ударном)' значению тока якоря. Безразмерные коэффициенты учитывают: /сф — форму кривой пространственного распределения магнитного поля; k0 — схемное выполнение обмотки якоря; ag — соотношение между полюсным делением якоря и расчетной шириной магнитного полюса (обычно АфА0а8»0,6-н0.7). Таким образом, аи имеет единицу Тл • А/м или Дж/'м3 == Н/м::. Согласно (5.29) значение ст„ = (я /2)Mp?y = K2Fp,v пропорционально удельному вращающему моменту МР^.-=М !УЯ (tw единицу объема якоря F, = п?) 2 1/4} или удельному азимутальному тяговому усилию Рр,у = Р-р1^я (на единицу боковой поверхности якоря 8я=-кО1). В разрядном генераторном режиме Мг и Fp являются реактивными, т. е, тормозят ротор ЭМ при отборе мощности от ЭМН. На основании (5.29) легко установить взаимосвязь между сти и W60ya, ^йуд- Очевидно, что (2/л:2)сти = Мр,у = 2/р.у и ' Ж8уд = (2/7г!уЧ))аи, причем

Когда носитель заряда движется под углом к направлению вектора постоянной магнитной индукции, то его траектория имеет вид спирали вокруг направления поля. Круговую частоту вращения шс называют циклотронной. Она определяется эффективной массой носителя заряда и индукцией магнитного поля. Для электрона «с= = еВ/тп.

Величина магнитного потока Ф = 6s определяется магнитной индукцией магнитного поля, зависящей от напряженности магнитного поля (В = р,Я).

Из (4.46) следует, что объемная плотность ЭМС в элементе среды с постоянной магнитной проницаемостью, в котором ц. (х, у, г)— = const при х, у, г = var, определяется лишь взаимодействием плотности токов J с индукцией магнитного поля В и равна их векторному произведению [J В] ( 4.16):

Напряженности Н0 и Я определяются индукцией магнитного поля катушки:

Индукция магнитного поля. Интенсивность магнитного потока в разных точках магнитного поля может быть охарактеризована плотностью потока в этих точках. Плотность магнитного потока называется индукцией магнитного потока, или, сокращенно, магнитной индукцией. Ее обозначают через В. Магнитная индукция — векторная величина, поскольку она имеет определенное направление в пространстве. Эта величина в общем случае изменяется от точки к точке по значению и направлению и поэтому характеризует поле в отдельных его точках. В частном случае в некоторой области индукция может сохранять свое направление и значение, такое поле называется однородным.

Так же как в трансформаторах, магнитные потери определяются индукцией магнитного поля взаимной индукции, поток которого пропорционален напряжению машины, и почти не зависят от тока. Поэтому магнитные потери, как видно из (31-9), (31-11), (31-12), пропорциональны квадрату напряжения машины и почти не изменяются при изменении токов в обмотках. Потери от перемагничивания магнитопроводов полями рассеяния обмоток пропорциональны квадрату тока. Эти потери относятся к категории нагрузочных добавочных потерь, зависящих от тока нагрузки.

гальваномагнитного эффекта Холла. Датчик Холла ( 15-2) представляет собой пластинку полупроводника, имеющую толщину d, длину а, ширину b (причем я/?> !> 1). Пусть вдоль пластинки протекает ток / (управляющий ток). Если теперь поместить эту пластинку в магнитное поле, перпендикулярное направлению тока, то в третьем направлении, перпендикулярном направлению тока и магнитного поля, появится разность потенциалов, так называемое напряжение Холла UH- Физический смысл этого эффекта состоит в том, что в материалах с электронной проводимостью на движущиеся электроны (образующие ток /) воздействует сила Лоренца, возникающая под влиянием магнитного поля, направленного перпендикулярно к плоскости ab пластинки. Эта сила направлена перпендикулярно направлению движения электронов и магнитному полю и отклоняет электроны к верхнему краю пластины. Благодаря накоплению электронов на верхнем крае пластинки этот край заряжается отрицательно, а нижний край обедняется электронами и приобретает положительный заряд. Процесс электрического заряда краев пластинки продолжается до тех пор, пока сила, вызываемая электрическим полем возникающих электрических зарядов, не уравновесит силу Лоренца. Таким образом, видна прямая зависимость между напряжением Холла UH с одной стороны и значением управляющего тока / и индукцией магнитного поля В с другой стороны. Эта зависимость может быть записана следующим образом:

где я—число витков катушки; jxo—магнитная проницаемость воздуха (1,26-10-* Гн/м). Соотношение между током и индукцией магнитного поля

Прямая пропорциональность между э. д. с. Холла и индукцией магнитного поля (для слабых полей) позволяет использовать полупроводниковые образцы в качестве датчиков для измерения напряженности магнитного поля. Размеры таких датчиков могут быть достаточно малыми (например, 0,5 X 0,5 мм), так что с их помощью можно вести измерения с хорошим 9.7. Схема возник-, пространственным разрешением, новения эффекта Эттингс- Инерционность Холл-эффекта опре-гаузена в собственном деляется максвелловскими временами ре-полупроводиике лаксации, т. е. чрезвычайно мала. Это позволяет применять датчики Холла для измерения высокочастотных магнитных полей, для определения силы тока по величине созданного им магнитного поля и т. п.

В Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова созданы образцы сверхпроводящих магнитных катушек с индукцией магнитного поля в 250 Т. Есть основания считать, что сверхпроводящий магнит нужных размеров для установки Тока-мак будет создан в ближайшее время.