Три уровня описания взаимодействия света с веществом

ОСНОВЫ ФОТОВОЛЬТАИКИ

Одним изперспективных «нетрадиционных» направлений получения электроэнергиив настоящее время является солнечная энергетика. Научным базисом этой отрасли служит фотовольтаика, в рамках которой разрабатываются методы выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество. Термин «фотовольтаика» характеризует режим работы фотовольтаических устройств (являющихся разновидностями фотодиода), при котором электрический ток возникает исключительно, благодаря преобразованию энергии света.

Рис. 1.Промышленная солнечная электростанция

Фотовольтаика — область науки и технологий, изучающих и использующих совокупность явлений, связанных с возникновением электрического тока в результате преобразования энергии электромагнитного излучения, в частности, с преобразованием солнечной энергии в электричество путем использования фоточувствительных элементов

.

Физические основы фотовольтаики

Рис. 2. Место фотовольтаики среди других дисциплин.

Три уровня описания взаимодействия света с веществом

Современное производство широко использует различные оптические приборы и устройства для совершенствования существующих и создания новых технологий, позволяющих целенаправленно воздействовать на вещество, управлять происходящими в нем физическими процессами. Выполняемые с этой целью оптические исследования – это, прежде всего, изучение физики взаимодействия света с веществом.

Существуют три уровня рассмотрения этого взаимодействия:

• классический – оптическое излучение представляют в виде световых лучей или электромагнитных волн соответствующего диапазона частот, а вещество описывают в рамках аппарата механики сплошных сред, термодинамики, классической электродинамики;

• полуклассический - предполагает квантовый подход при описании вещества (принимаются во внимание - структура энергетических уровней атомов и молекул, энергетическая зонная структура кристаллов, статистика заселения различных квантовых состояний) с сохранением классической трактовки света;

• квантовый – осуществляется квантование не только вещества, но и излучения с использованием аппарата квантовой электродинамики.