Войти в систему

Home
    - Создать дневник
    - Написать в дневник
       - Подробный режим

LJ.Rossia.org
    - Новости сайта
    - Общие настройки
    - Sitemap
    - Оплата
    - ljr-fif

Редактировать...
    - Настройки
    - Список друзей
    - Дневник
    - Картинки
    - Пароль
    - Вид дневника

Сообщества

Настроить S2

Помощь
    - Забыли пароль?
    - FAQ
    - Тех. поддержка



Пишет dibr ([info]dibr)
@ 2012-10-13 21:23:00


Previous Entry  Add to memories!  Tell a Friend!  Next Entry
источник света
     А ещё я посмотрел на светодиоды, и придумал источник видимого света с высоким кпд.
     Берём лампочку Ильича (вольфрамовая нить, вакуум, колба), включаем в розетку при пониженном напряжении (чтобы грелась этак до 2300-2500К). Лампочка светит жёлто-красным тепловым спектром (причём светит почти вечно - нить при таких температурах не испаряется), в видимый диапазон попадает, правда, не более нескольких процентов, остальное улетает в виде ИК.
     Идём с этой лампой к оптикам, и просим их напылить на колбу сверхмногослойный интерференционный фильтр, отражающий 99.9% ИК излучения взад в колбу, и пропускающий основную часть видимого излучения (полоса в ИК там широкая, но отразить "почти всё" - можно). Поглощения в (идеальном) интерференционном фильтре нет, ИК улетает взад в лампу и обратно греет нить. Напряжение на нити придётся снизить, чтобы не перегреть - но в результате, чисто в силу закона сохранения энергии, основная часть электричества, вошедшего в колбу, наружу выходить будет в виде видимого света - ИК-то мы перекрыли, а других путей нет.
     Главная сложность - покрытие. Но на что не пойдёшь ради вечного двигателя высокого кпд :-)


(Читать комментарии) - (Добавить комментарий)


[info]ufm@lj
2012-10-14 11:34 (ссылка)
Не будет - потому что оно должно быть сверхпроводником как минимум. Иначе мы раньше распылим проволочку на атомы из-за нагрева.
Напряжение к этой "проволочке" должно быть приложено не маленькое, иначе электрон не будет прходить сколько нибудь заметное расстояние при такой частоте. То, что электрон будет излучать нужные фотоны, а не рентген, например - я не уверен, при таких-то энергиях.

Примник - всётоже самое. Сколько пройдёт электрон на такой частоте?

Я тоже читал нечто подобное, про "волосатые" кристаллы. Но там это делалось для того, что бы повысить площадь и затруднить фотонам отражение.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 12:03 (ссылка)
Красивый ход рассуждений: поднимем напряжение, "чтобы электрон проходил заметное расстояние" (кому заметное-то? Экспериментатору? А зачем - нам же надо, чтобы его "заметил" фотон), и обнаружим что проволочка испарилась от перегрева, а вместо оптических фотонов летит рентген - что логично, энергия-то уже совсем не та.

Может, напряжение не поднимать, раз от этого рентген получается? Оставить низкое, при котором энергии как раз на фотоны хватает. Если колебания поля с нужной частотой будут, хоть с какой-то амплитудой - фотоны там будут просто по определению слова "фотон": это квант ЭМВ определённой частоты, если фотонов нет - то и поле с этой частотой равно нулю, ибо в нём ноль квантов. А если там тыща квантов - то это уже почти классика, как и заказывали :-) Ну, и - те "волосатые" структуры ведь не испаряются, если на них фонариком посветить, а электронами дрыгают? А дальше - принцип взаимности, или как его там...

> Сколько пройдёт электрон на такой частоте?

Нам важно, чтобы он с какой-то вероятностью, пусть даже низкой, булькнул в барьерный переход диода. После этого он считается выпрямленным, и с ним работают уже как с выпрямленным - неторопливо вытягивают в проводник постоянным полем, например :-)

> Но там это делалось для того, что бы повысить площадь и затруднить фотонам отражение.

Не буду спорить, ибо читал давно и плохо помню. Но просто поглотить фотон - мало, надо чтобы он поглотился не "в тепло", а с рождением e-h пары, а пару эту он родить может только там, в кристалле полупроводника. А значит, волосатость эта как минимум резонансная (иначе фотон скорее уйдёт в тепло, чем дойдёт до кристалла), то есть - по сути антенна и есть, только микронная.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-14 12:24 (ссылка)
Кстати, я что-то потерялся, нам что надо? Получение энергии или "Радио Маяк" замысловатым образом транслировать и принимать?
Если первое, то зачем нам диод? Или переменный ток для нас недостаточно кошерен?

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 12:56 (ссылка)
Работать с оптическим излучением как с классической ЭМВ, не привлекая чисто квантовых эффектов.

Какой переменный ток? Который пол-петагерца? Конечно, некошерен: попробуй его прямо в виде тока, по проводу, довести до потребителя :-) Впрочем, для начала - возьми некогерентное излучение (от солнца, например), и прикинь, что будет, если все эти "токи" со случайными частотами и фазами в один провод загнать...

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-14 15:04 (ссылка)
Понимаешь, мне вот кажется что электромагнитной индукции на таких энергиях не бывает. Т.е. фотон либо генерирует электрон фотоэффектом, либо рассеивается, повышая тепловое движение.

Т.е. я считаю, что инфракрасная граница фотоэффекта - этот тот водораздел, на границе которого взаимодействие фотонов с веществом нужно переставать рассматривать как взаимодействие волны и надо начинать рассматривать как взаимодействие частицы.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 15:33 (ссылка)
А я ещё раз повторю, что у меня в коридоре висит зеркало с металлическим отражающим слоем, и оно видимый свет не переводит в тепло, не рассеивает диффузно, и не превращает в пару зарядов, а тупо зеркально отражает, полностью описываясь при этом классической электродинамикой. И металлические зеркала неплохо работают как минимум до ультрафиолета (за рентген не буду утверждать, может уже и нет).

То есть, "проблема есть", но она во-первых чисто количественная - электрон на таких частотах уже тяжеловат, чтобы его туда-сюда крутить, окружающие молекулы мешают опять же, а во-вторых - проблема эта начинается отнюдь не в оптике, а ближе к рентгену.
А "чисто квантовые эффекты" можно и на СВЧ наблюдать, если что. Мазеры, скажем, классикой не описываются (как и лазеры), а генерируют на десятках ГГц - а на такие частоты и "классические рации с антеннкой" существуют...

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-14 15:59 (ссылка)
Зеркало, ну и что? Я не понимаю что ты им хочешь доказать. Ну отскакивают от него фотоны, делов-то? В чем вопрос? Оно и не менее классической оптикой описывается.
Я еще раз изложу свою мысль - фотон и частица и волна. Но когда у него энергии мало - он больше волна, когда много - больше частица. И с малыми энергиями мы привыкли не заморачиваться на том, что он частица. А в инфркрасном диапазоне проходит та граница, после которой заморачиваться приходится. Мало того, не заморачиваться просто не получится. Да, существуют диапазоны, где c фотоном можно работать и как с частицей и как с волной. И?

P.S. На самом деле спор у нас изначально смысла не имеющий, так как это спор двух дилетантов.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 16:16 (ссылка)
Я хочу сказать ровно то, что говорю: зеркало вполне описывается классической электродинамикой, квантовые эффекты для его описания не нужны, а значит утверждение "электромагнитной индукции на таких энергиях не бывает. Т.е. фотон либо генерирует электрон фотоэффектом, либо рассеивается, повышая тепловое движение" - неверно. Если хочешь возразить - возражай.
Что такое "классическая оптика" я в таком контексте вообще не понимаю. Расскажи, как описывается зеркало "классической оптикой"? "Оно отражает зеркально" - описанием не является, это чистая феноменология, "щёлкни кобылу в нос, она махнёт хвостом", интересует описание процесса отражения. Ещё можешь попробовать описать отражение в металлическом зеркале с точки зрения квантовой механики - я с интересом послушаю :-)

> А в инфркрасном диапазоне проходит та граница, после которой заморачиваться приходится

Заморачиваться приходится там, где без заморачивания обойтись не удаётся, любая попытка прибить линию водораздела квантов и классики гвоздями приведёт только к тому, что эти гвозди отдерут в ближайшее же время, найдя сто опровергающих примеров. Я уже привёл пример, когда на квантовые эффекты приходится заморачиваться уже на десятках терагерц (мазер), и наоборот - когда квантовость не важна на петагерцах (металлическое зеркало). Разница - более четырёх порядков. "И?"(с)

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-14 16:35 (ссылка)
Мы обсуждали "прием" фотона. Понятно что он может еще отразиться, переизлучиться, и что там еще с фотоном бывает.

В четвертый раз писать свою точку зрения - смысла не вижу. Продолжать спор - тоже смысла не вижу, как минимум из-за того, что уровня знаний у меня не хватает для аргументированного спора.

Мнение какого нибудь физика понимающего в данном вопросе - с интересом бы почитал.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 16:52 (ссылка)
> Мы обсуждали "прием" фотона. Понятно что он может еще отразиться, переизлучиться, и что там еще с фотоном бывает

И что из этого? Ты вроде как-то начинаешь мысль - но обрываешь на полуслове: ок, пусть он может отразиться, переизлучиться, "и что там ещё" - как это мешает тому, что вполне видимые фотоны способны взаимодействовать с металлами классическим образом, как ЭМВ (а значит утверждение "электромагнитной индукции на таких энергиях не бывает" неверно)? А они таки способны - зеркало в коридоре висит, и исчезать не собирается. И "талию делать" надо ровно там, где нужно делать талию в конкретном случае, а не "по ИК диапазону" (прощайте, мазеры).

> В четвертый раз писать свою точку зрения - смысла не вижу

Достаточно указать, что из десятка сделанных утверждений в данный момент является "точкой зрения" :-) А то я-то обычно возражаю непосредственно на текущий коммент, а утверждений разных было сделано немало :-)

> Мнение какого нибудь физика понимающего в данном вопросе - с интересом бы почитал

[пожимая плечами] а как ты определишь, "понимает ли физик в данном вопросе", особенно если он вдруг начнёт возражать? Вот есть кандидат физ-мат наук, считающий, что на каком-то базовом уровне про фотоны он рассуждать может - ан нет, это не катит, нужно что-то другое...

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-14 18:23 (ссылка)
Утверждение у меня ровно одно - начиная с инфракрасной границы мы не можем игнорировать поведение фотона как частицы, поэтому у нас не получится построить антену для приёма фотона как волны. Ты утверждаешь - нет, нифига. Хорошо, давай пойдём с обратной стороны.
Как ты считаешь, начиная с какой энергии фотона мы не сможем "принять" его "классическим" способом и почему?

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 18:52 (ссылка)
> Утверждение у меня ровно одно - начиная с инфракрасной границы мы не можем игнорировать поведение фотона как частицы

Это утверждение в общем случае неверно, я уже писал почему. Мне не лень повторить: "есть системы, где можно игнорировать квантовое поведение фотона как минимум до УФ диапазона, есть системы, где квантовое поведение принципиально уже в СВЧ". Эти системы уже есть, не надо обсуждать "принципиальную возможность их построения", достаточно взять в руки зеркало, и посмотреть на отражение.

> поэтому у нас не получится построить антену для приёма фотона как волны. Ты утверждаешь - нет, нифига. Хорошо, давай пойдём с обратной стороны.
> Как ты считаешь, начиная с какой энергии фотона мы не сможем "принять" его "классическим" способом и почему?

Берём гугль, ищем. Быстро находим, например, оригинал (http://www.newscientist.com/article/mg20827915.000-is-night-falling-on-classic-solar-panels.html) и сокращённый пересказ (http://blogs.computerra.ru/4929) статьи про систему, принимающую фотон ИК диапазона как ЭМВ, со всеми нужными ключевыми словами (антенна, выпрямление, диод, "Unlike photovoltaic cells, which use photons to liberate electrons, the new antennas resonate when hit by light waves, and that generates an alternating current that can be harnessed"). По мелочи - вот антенны для видимого света (http://www.membrana.ru/particle/7553) (без диодов), вот ещё одна система (http://www.membrana.ru/particle/1884) с антеннами и приёмом ИК фотонов как ЭМВ.

А теперь осознаём, что то, что пока получили только ИК - не какой-то фундаментальный предел, а чисто технологическое ограничение, а технологии имеют тенденцию развиваться. И от ИК до видимого света - не такой уж большой путь. И где именно технологии (именно они, а не фундаментальная физика) встрянут в технологическое ограничение - заранее неизвестно (кто ж например знал десять лет назад, что у процессоров на кремнии практический предел - 3ГГц). Но до видимого света, скорее всего, дойти удастся, хотя бы в лаборатории. Дальше - фиг знает :-)

А твоё утверждение, что предел проходит по ИК диапазону (уж не потому ли, что для ИК такие приборы уже есть, а для видимого - нет?), напоминает мне одновременно "640кб должно хватить на что угодно" и "я вижу мировой рынок сбыта для четырёх, возможно пяти компьютеров". Ну, или чего-то вроде "компьютеры никогда не смогут выполнять более десяти тысяч операций в секунду, потому что контакты реле имеют предел быстродействия".

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-14 19:18 (ссылка)
Инфракрасный диапазон.
Для видимого света - статья от 2004 года. 8 лет. И тишина. И гугл на фразу Yang Wang antenna ничего не пишет.

И ты не ответил на мой вопрос - как _ты_ считаешь, есть ли ограничение? Если есть - почему? Если нет, то, хотя бы теоретически, как-бы ты ловил гамма излучение?

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-14 20:09 (ссылка)
Инфракрасный, да. Дальше ещё вопрос, есть ли у исследователей интерес финансирование: если получение антенного детектора на видимый диапазон не сулит прорыва в производстве батарей (а скорее всего таки не сулит - если там что и получится, то это будет запредельно дорого) или какого-то фундаментального прорыва (бозона хиггса, ага) - платить за это не будут. А нет денег - нет ни приборов, ни результатов. Ну, то есть, какой-то наскок они наверняка сделали, но если окажется, что для получения результата надо десять лет пилить нанокремний мегабаксовыми нанопилами - то ой.

Ограничение - есть. Сначала технологическое, по возможности изготовления нужных структур, потом - упирающееся во всякие там размеры атома и массу электрона - если длина волны соразмерима с межатомными расстояниями в твёрдом теле - антенна окажется не антенной, а системой квантовых мячиков, если частотой поля фотона электрон удастся раскачать существенно меньше, чем межатомное расстояние - пропихнуть его этим полем через барьерный контакт будет сложно, даже в структурах, собранных "по атому", если энергии фотона с запасом хватает на ионизацию атома - он скорее ионизует атом, чем создаст ток с частотой равной своей собственной.

Технологическое ограничение - сейчас ИК, дальше - может быть видимый, может даже ближний УФ: фундаментальных проблем я не вижу, только технологические, хотя не факт, что в обозримом будущем продвинутся дальше ИК: серьёзной мотивации нет, а задача нетривиальная. Физическое ограничение с учётом современных представлений о структуре веществ (не хочу говорить "фундаментальное", чуть позже скажу почему) - пожалуй, рентген, возможно жёсткий УФ: характерный период решетки твёрдых тел - единицы ангстрем, значит на единицах нанометров "антенна" уже начнёт превращаться в довольно-таки-квантовую систему, для которой классическое понятие "ток" будет слабоприменимо, со всеми вытекающими. С другой стороны - если кто-нибудь слетает к нейтронной звезде и привезёт немного "нейтрида", физический предел может и отодвинуться, на то он и "физический", не "фундаментальный", упирается не в фундаментальные законы физики, а в то, что "нет таких веществ" :-)

Как-то так.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-15 03:00 (ссылка)
Я бы с тобой в этом месте согласился. Но. :) Так не любимый тобой инфракрасный предел. :) Материал антенны по мимо всего должен быть таким, что бы его граница фотоэффенкта была выше частоты принимаемого сигнала. Иначе - это не антена, а ловушка для фотонов в стиле солнечной баиареи.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-15 05:44 (ссылка)
Ну, скажем, для платины это 200нм - уже ультрафиолет. И это для платины в вакууме - а если её оксидировать, или там остекловать (чтобы электрон не в вакуум выходил, а в другой материал) - может и большую энергию удастся переварить. К тому же - если электроны не отводить (например, задерживать тем же стеклом), образуется поле, которое будет запихивать их обратно (увеличит эффективную работу выхода), и красная граница ещё посинеет, причём возможно что довольно существенно (пять вольт разности потенциалов - и это уже не 200нм, а 100нм).
Как-то так.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-15 07:39 (ссылка)
Уговорил.
Ты прав, я - нет.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]ufm@lj
2012-10-17 07:36 (ссылка)
Мало того:
"Если в переходе Джозефсона поддерживать постоянное напряжение, то в нём возникнут высокочастотные колебания. Этот эффект, называемый джозефсоновской генерацией, впервые наблюдали И.К. Янсон, В.М. Свистунов и И.М. Дмитренко. Возможен, конечно, и обратный процесс — джозефсоновское поглощение. Таким образом, джозефсоновский контакт можно использовать как генератор электромагнитных волн или как приёмник (эти генераторы и приёмники могут работать в диапазонах частот, не достижимых другими методами)."
Т.е.не совсем стандартным способом, но и генерация и приём именно ЭМВ.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dibr@lj
2012-10-17 16:33 (ссылка)
Но, вроде, там максимум до десятков терагерц дотащили, а нам для оптики надо около пятисот?

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]ufm@lj
2012-10-18 02:34 (ссылка)
Честно - не смотрел максимальную частоту.

(Ответить) (Уровень выше)


(Читать комментарии) -