选择性光热作用原理?

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这个问题问得有点笼统,我尽量回答得简单一些。 选择性光照加热其实是一个宽泛的概念,从概念上来讲,它包括两大类: 其中第一类是利用不同波长光线与物质相互作用产生不同温升的情况;第二类是利用同一波长光线照射同一物质时,由于物质的各向异性而产生温度梯度的情况。

现在来具体的说说这两大类情况各自包含的物理过程。 第一类中又按照物质对光的吸收特性分为两类,一类是光学透明体,另一类是光学不透明体。对于光学透明体来说,它的温度升高取决于光子能量,而光子能量决定了光电效应或者激子产生的可能(在半导体中还包括空穴)。只要能够引起这些过程的特定频率的光照就能使相应的分子或原子电荷,进而导致其振动或者转动能级的跃迁,最后由热运动将这种能量传递到整个体系。也就是说,这类物体在吸收一定波长的光时候,本质上是一种电子或者离子迁移的过程。因此它们的表面温度随入射光波长的变化曲线在理论上应该成线性关系。

图1(a)中给出了氢氧化钠晶体在不同频率光照下的升温特性,可以看出随着电磁波长降低(即频率增加),晶体温度逐渐上升。图中还分别给出了单色光源和混合光源下测量的结果,可以看到即使不是单色光源,温度曲线的形状仍然呈线性增长。这说明在光电作用过程中,存在能带结构并且电子是在能带间移动。

图1 (b)中给出了三苯胺荧光团在单色光源和复合光源下的温度响应。可以观察到无论是单色还是复合光源,温度上升都是瞬间完成的,这与荧光团在基质内快速弛豫,各种振动能级大幅度混响有关。说明在这一过程中,不存在能带结构,而电子是以激发态的形式存在于分子内。 除了以上过程之外,还有一些其他的选择性光热反应机理,这里不再一一叙述,具体可以参考我以前的小文。

第二类中,由于大多数物质都不是完全各向同性的,因此一般来说都需要考虑晶态情况下分子的取向问题。在这类情况下,温度的分布并不符合上述理想情况下的线性关系。 不过,如果将待测物研磨得很细(密度非常大),同时光照很弱,那么也可以把物质看成各向同性,从而用第一类中的方法进行测量。

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