为什么光电管能代替眼睛的视觉

当你走到机场或者一些宾馆的自动门前时,门就为你自动打开来,等你进去后,门又会自动关闭。自动门是怎么“看到”你的呢?

大家都知道,人和绝大多数动物都是用眼睛来看东西的。我们看到一个东西,是因为这个东西发出的光线或者反射的光线进人了人的眼睛。光是具有能量的,一小份能量的光,就称为一个光子,不同能量的光子对应不同波长的光,看起来就是不同的颜色。当数以万亿计的光子进入眼睛,到达视网膜时,就引起视网膜上视细胞的兴奋,兴奋传递到大脑,形成视觉,我们就看到了这样东西。

在自动门的一侧有一个光源,它发出的红外线照射到另一侧的光电管上,由于人的眼睛看不到红外线,所以你通常并没有觉察。当你走到门口时,身体挡住了红外线,光电管就感受到一个光线变化的信号,触发相应线路把门打开,就像是看到了人一样。因此,人们又把这种用途的光电管叫电眼。人体本身也发射极其微弱的红外线,有的电眼也能直接“看”到这个信号,这就可以省掉安装在自动门上的光源部分了。

光电管包括一个阴极和一个阳极,阴极上涂有对光敏感的材料。当光照射到阴极上时,光子的能量就传递给阴极里的电子,引起电子发射,这一过程称为光电效应。1905年,爱因斯坦对这一现象做了正确的解释,并因此而获得诺贝尔物理学奖。阴极发射出的电子被阳极吸引过去,形成一个和光强成正比例的电流。若对光电管加以改进,用一系列金属极板把光电发射信号通过次级电子发射的方法进行放大,就构成光电倍增管。引起人眼视觉至少要上万个光子,而光电倍增管能够探测得到一个个光子,比人眼灵敏得多,因而在光子计数、核物理研究等方面,光电倍增管都有重要应用。

光电管不仅可以用来自动开门、防盗报警、控制交通灯等,还可以用来测量光强、发光计数等。

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