Многофотонный фотоэффект - термин, объединяющий ряд фотоэлектрических явлений, при к-рых изменение электропроводности,
возникновение эдс или эмиссия электронов происходят вследствие поглощения электроном
вещества (т. е. в связанном состоянии) двух или более фотонов в одном элементарном
акте. Практически все разновидности фотоэффекта (внутренний, вентильный,
внешний) имеют свой "многофотонный вариант", отличающийся тем, что
электроны вещества приобретают необходимую энергию в процессе многофотонного
поглощения, в то время как при "обычном" фотоэффекте требуемое
возбуждение электронов достигается за счёт однофотонного поглощения. Это обстоятельство
обусловливает гл. особенности M. ф.: 1) M. ф. наблюдается при достаточно высоких
интенсивностях / падающего излучения, достижимых лишь с помощью лазеров; 2)
величина фотоотклика вещества (фотоэдс, фототек) при M. ф. пропорциональна /т,
где т - порядок фотоэффекта, т. е. число фотонов, поглощаемых в одном
акте; 3) зависимость M. ф. от частоты излучения отражает спектральные характеристики
многофотонного поглощения.
Наиб, часто термин "М. ф." употребляется
по отношению к многофотонному внеш. фотоэффекту - многофотонной ионизации атомов
и молекул в газах и многофотонной эмиссии электронов из конденсиров. сред. В
этом случае энергия т поглощаемых фотонов
затрачивается па преодоление энергии связи электрона в атоме или работы выхода электрона из вещества в вакуум или др. вещество.
В результате M. ф. при высоких интенсивностях
излучения исчезает т. н. красная граница фотоэффекта: если энергии одного фотона
недостаточно для преодоления работы выхода А, то эмиссия электронов может
происходить за счёт m-фотонного поглощения.
Фототок
при m-фотонной эмиссии электронов
(рис. 1), где-
константа, определяемая структурой вещества, частотой и поляризацией излучения.
Соответственно квантовый выход M. ф. пропорционалент.
о. в отличие от однофотонной эмиссии зависит от интенсивности света.
Для поверхностного M. ф. в металлах характерна
также более резкая поляризац. зависимость фототока:
, где - угол
падения, - угол
между вектором напряжённости электрич. ноля световой волны и плоскостью падения
(см. Металлооптика).
Так как M. ф. может быть только при высоких интен-сивностях
падающего излучения, то его наблюдение в "чистом виде" возможно
лишь при специально выбранных условиях эксперимента, исключающих влияние маскирующих
факторов. Основным таким факторо;ч, напр, в случае многофотонной фотоэмиссии,
является термоэлектронная эмиссия, обусловленная нагревом вещества под действием
интенсивного светового излучения. На рис. 2 перегиб в зависимости фототока от
интенсивности излучения объясняется тем, что осн. вклад при I < 1
МВт/см2 даёт фототек трёхфотонной эмиссии, а при I > 1
МВт/см2 - термоэмиссионный ток.
Для исключения маскирующих эффектов при M. ф. используются импульсы света пико- и фемтосекундной длительности.
К. H. Драбович