многофотонный фотоэффект

МНОГОФОТОННЫЙ ФОТОЭФФЕКТ - термин, объединяющий ряд фотоэлектрических явлений, при к-рых изменение электропроводности, возникновение эдс или эмиссия электронов происходят вследствие поглощения электроном вещества (т. е. в связанном состоянии) двух или более фотонов в одном элементарном акте. Практически все разновидности фотоэффекта (внутренний, вентильный, внешний) имеют свой "многофотонный вариант", отличающийся тем, что электроны вещества приобретают необходимую энергию в процессе многофотонного поглощения, в то время как при "обычном" фотоэффекте требуемое возбуждение электронов достигается за счёт однофотонного поглощения. Это обстоятельство обусловливает гл. особенности M. ф.: 1) M. ф. наблюдается при достаточно высоких интенсивностях / падающего излучения, достижимых лишь с помощью лазеров; 2) величина фотоотклика вещества (фотоэдс, фототек) при M. ф. пропорциональна /^т, где т - порядок фотоэффекта, т. е. число фотонов, поглощаемых в одном акте; 3) зависимость M. ф. от частоты излучения отражает спектральные характеристики многофотонного поглощения.

Наиб, часто термин "М. ф." употребляется по отношению к многофотонному внеш. фотоэффекту - многофотонной ионизации атомов и молекул в газах и многофотонной эмиссии электронов из конденсиров. сред. В этом случае энергия т поглощаемых фотонов затрачивается па преодоление энергии связи электрона в атоме или работы выхода электрона из вещества в вакуум или др. вещество.

В результате M. ф. при высоких интенсивностях излучения исчезает т. н. красная граница фотоэффекта: если энергии одного фотона недостаточно для преодоления работы выхода А, то эмиссия электронов может происходить за счёт m-фотонного поглощения.

Фототок при m-фотонной эмиссии электронов

(рис. 1), где- константа, определяемая структурой вещества, частотой и поляризацией излучения. Соответственно квантовый выход M. ф. пропорционалент. о. в отличие от однофотонной эмиссии зависит от интенсивности света.

Для поверхностного M. ф. в металлах характерна также более резкая поляризац. зависимость фототока: , где - угол падения, - угол между вектором напряжённости электрич. ноля световой волны и плоскостью падения (см. Металлооптика).

Так как M. ф. может быть только при высоких интен-сивностях падающего излучения, то его наблюдение в "чистом виде" возможно лишь при специально выбранных условиях эксперимента, исключающих влияние маскирующих факторов. Основным таким факторо;ч, напр, в случае многофотонной фотоэмиссии, является термоэлектронная эмиссия, обусловленная нагревом вещества под действием интенсивного светового излучения. На рис. 2 перегиб в зависимости фототока от интенсивности излучения объясняется тем, что осн. вклад при I < 1 МВт/см² даёт фототек трёхфотонной эмиссии, а при I > 1 МВт/см² - термоэмиссионный ток.

Для исключения маскирующих эффектов при M. ф. используются импульсы света пико- и фемтосекундной длительности.

Лит.: Ради Дж., Действие мощного лазерного излучения, пер. с англ., M., 1974; Анисимов С. И., Бендерский В. А., Fаркаш Д., Нелинейный фотоэлектрический эффект в металлах под действием лазерного излучения, "УФН", 1977, т. 122, с. 185. К. H. Драбович.

   <<      Предметный указатель      >>