Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ENI-2.MA-09_Princip generování optického záření Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA Ročník druhý Datum tvorby 22.6.2012 Anotace Tematický celek je zaměřen na problematiku základů elektroniky. Prezentace je určena žákům 2.ročníku, slouží jako doplněk učiva. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Princip generování optického záření

Jedním z výsledků kvantové a statistické fyziky zabývající se zkoumáním jevů v oblasti základních částic hmoty je zjištění, že základní veličiny elementární hmoty jako je elektrický náboj, energie apod. mohou nabývat pouze určité hodnoty. Energie základních částic (elektronů) může přibývat nebo ubývat jen po celistvých násobcích určitého kvanta. Z toho vyplývá, že elektrické částice (elektrony) mají v hmotě určitou energii. V atomu se mohou částice (elektrony) pohybovat po drahách, které mají určité energetická hladiny. Částice hmoty (elektrony) zaujímají určitě energetické hladiny, jednu energetickou hladinu může zaujímat i více částic (elektronů). Obr. 1

Má-li částice (elektron) opustit "svou' energetickou hladinu a přejít na vyšší, musí mu být dodána energie určité velikosti - určité kvantum energie. Vrací-li se částice (elektron) zpět na svoji původní energetickou hladinu, vyzáří částice (elektron) přebytečnou energii ve formě fotonu. Emitovaný foton je všemi svými vlastnostmi, jako je kmitočet, energie atd., shodný s vlastnostmi děje, který vyvolal přechod na vyšší hladinu. Viz příklad atom vodíku. Atom vodíku lze zjednodušeně znázornit jako elektron, který obíhá kolem jádra ve vzdálenosti dané jeho energií. Obr. 2

Jestliže energie elektronu vzroste o určité přesně dané množství (kvantum), vzroste skokově také jeho vzdálenost od jádra a začne obíhat po jiné dráze, vyžadující větší kinetickou energii. Jednotlivým drahám, po kterých může elektron obíhat se říká energetické hladiny. Protože elektron může obsadit jen některé hladiny, nemůže obíhat kolem jádra v libovolné vzdálenosti. Obr. 3

Energie elektronu odpovídá energetické hladině, na které se nachází. Aby elektron přešel z jedné dráhy na druhou, musí získat nebo ztratit energii odpovídající rozdílu energií mezi těmito dvěma hladinami. Na vyšší energetické hladině nezůstává elektron libovolně dlouho, ale pouze po určitou dobu, než část energie ztratí. Energie může být elektronu předána několika způsoby: · působením elektromagnetického pole · ohřátím · srážkou s jinou částicí nebo s fotonem · ionizujícím zářením Obr. 4

Otázky ke zkoušení Jak se mění energie částic ? Kde se pohybují částice ? Kolik části se může vyskytovat na energetické hladině ? Kdy může částice opustit svoji energetickou hladinu ? K čemu dojde a jaké vlastnosti má částice, vrací-li se po vybuzení zpět na původní energetickou hladinu ?

Použité zdroje: Kesl, Jan. Elektronika I – Analogová technika. Praha :BEN, 2003. 118 s. ISBN 80-7300-074-1. Obr. 1; 2; 3; 4: Ing.Hubička, Václav. Elektronika – dodatek. Praha :NADAS, 1986. 98 s. ISBN 31-041-86-0538. Ilustrace: archiv autora