Re: ci riprovo...sui fotorivelatori

From: cometa_luminosa <alberto.rasa_at_virgilio.it>
Date: Fri, 10 May 2013 05:21:00 -0700 (PDT)

On May 9, 2:48�pm, "Marco" <marco.moriond..._at_gmail.com> wrote:
> Salve a tutti!
>
> Non ho conoscenze di MQ. Il presupposto, spero non troppo sbagliato, da cui
> parto, e' che la luce proveniente da una sorgente come il sole sia composta
> da un certo numero, finito, di "tipi" di fotoni (dove per fotoni dello
> stesso "tipo" intendo fotoni emessi a seguito della medesima eccitazione).

Ma il sole non e' una sorgente che emette solo in strette righe,
emette anche in bande continue, quindi il numero di fotoni che dici e'
infinito (non numerabile :-) )

> Ogni "tipo" di fotone ha una sua energia (e, quindi, frequenza)
> indeterminata, ma con una ben precisa distribuzione di probabilita' delle
> possibili frequenze.

Questo che dici non e' vero per una sorgente come il sole perche' la
distribuzione di probabilita' (in particolare l'allargamento spettrale
di riga cioe' la sigma della gaussiana quando lo e', una gaussiana)
dipende da fattori come la velocita' delle particelle emittenti,
l'entita' delle energie potenziali di interazione con le altre, dai
campi elettrici e magnetici nel quale sono immerse, ed altro.

> Non saprei dire di pi su questa "banda spettrale" in reiferimento a ciascun
> fotone, credo solo di aver capito che una indeterminazione intrinseca

L'indeterminazione intrinseca ce l'hai quando, ad es., un atomo
singolo, isolato da altri e da campi elettromagnetici, emette fotoni
in seguito ad una precisa diseccitazione.

> e che solo nel momento in cui il fotone attraversa un prisma, incontra un
> reticolo di diffrazione o un fotorivelatore, o un filtro, ecc., "assume" una
> certa frequenza come previsto dalla citata distribuzione di probabilita'

No. La assume nel momento in cui lo riveli (se il prisma o il reticolo
non lo assorbono, ovviamente) e quindi dei tre dispositivi che hai
detto, solo nell'ultimo, il fotorivelatore.

> In tal modo, il fotone solare deviato dal prisma verso il rosso,

? Che vuol dire "deviato dal prisma verso il rosso"?

> avra', emergendo dallo stesso, una frequeza piu' determinata e, quindi, una banda di
> energia molto piu' ristretta di quello originario (principio del
> monocromatore, no?).

No. Il singolo fotone ha un'energia precisa solo quando lo riveli. Se
pero' riveli moltissimi fotoni tutti uguali, nel senso che sono stati
emessi esattamente nelle stesse condizioni ed hanno interagito (senza
essere assorbiti o comunque senza scambiare energia) con gli stessi
dispositivi ottici, vengono rivelati, scopri che le loro energie sono
distribuite su uno spettro continuo. Del *singolo* fotone non puoi
dire che ha energia precisa prima di rivelarlo. L'indeterminazione si
riferisce all'insieme infinito di tutti i possibili fotoni che
sarebbero emessi dalla stessa sorgente con le stesse modalita'.

> Domanda: leggo che l'efficienza quantica di un fotorivelatore il rapporto
> tra le cariche prodotte e il numero di fotoni incidenti. Leggo anche che si
> calcola come il rapporto tra il rapporto corrente generata/carica elettrone
> e il rapporto potenza ottica/hv. Il punto : ma la potenza ottica come si
> calcola? Cerco in giro e trovo che si pu utilizzare un radiometro, un
> fotometro, ecc, ma alla fine tutti questi sistemi _ in genere _ si basano
> sull'utilizzo di un altro fotorivelatore di riferimento!
>
> Insomma, cosi' non se ne esce piu' . C'e' un modo, allora, per prendere la luce
> da utilizzare per stimare l'effcienza quantica di un rivelatore, e dire: tra
> 400 e 410 nm ci sono in media 1000 fotoni al secondo, fra 410 e 420 ce ne
> sono 2000, ecc, senza rischiare di usare un secondo fotorivelatore a sua
> volta dotato di una propria, differente, effiicenza quantica (non
> costantemente uguale ad 1)? Insomma, per calcolare la risposta in frequenza
> di un fotorivelatore devo sapere quanti fotoni, in un certo intervallino di
> frequenza, incidono, nell'unita' di tempo, sul fotorivelatore. E confrotare
> la risposta del rivelatore da testare con quella di un altro gia' "tarato"
> sposta solo il problema piu' a monte!
>
Hai ragione, non ci avevo mai pensato. I fisici sperimentali
probabilmente fanno in qualche altro modo; io che non sono un esperto,
in mancanza di un rivelatore di riferimento a cui poter attribuire con
certezza efficienza 100%, userei un corpo nero: dallo spettro teorico
di corpo nero e dalla legge di Stefan-Boltzmann posso calcolare con
precisione qual'e' la potenza emessa da una certa superficie in un
determinato intervallo di lunghezze d'onda e quindi il numero di
fotoni per unita' di tempo in quell'intervallo (arbitrariamente
piccolo). La superficie emittente (es area del foro circolare con cui
la cavita' comunica con l'esterno) la puoi misurare con buona
precisione.
Ciao.

--
cometa_luminosa
Received on Fri May 10 2013 - 14:21:00 CEST