CC BY
8metal charged plate. The result of the study is the dependence of the intensity modulus of the retarding electrostatic field near a metal plate with a uniformly distributed surface charge, on the distance of the "run" of the photoelectron, "pulled out" by a photon of monochromatic radiation of the IR range of waves incident on the plate.
Key words: external photoelectric effect, electrostatic field, photoelectron, distributed electric charge, photocurrent, field potential.
Введение. В данной научной статье проводится исследование явления внешнего фотоэффекта при взаимодействии ИК излучения с плоской металлической заряженной пластиной, выполненной из цинка. Целью научного труда является исследование влияния модуля напряженности электростатического поля, создаваемого между анодом и катодом в экспериментальной установке (рисунок 1) по исследованию явления внешнего фотоэффекта, на длину «пробега» вырванных с поверхности катода фотоэлектронов, в сторону анода. Для достижения такой цели возникает необходимость решения следующих задач:
1. Определение явного вида функции зависимости электрической напряжённости электростатического поля, создаваемого между анодом и катодом за счёт равномерного распределения заряженных частиц по поверхности цинковых пластин экспериментальной установки от величины «пробега» вырванных с поверхности катода фотоэлектронов.
2. Построение графика зависимости напряжённости электростатического поля от величины «пробега» вырванных с поверхности катода фотоэлектронов, отдельно для трёх заранее выбранных величин длин волн монохроматического излучения, соответствующих ближнему, среднему и дальнему диапазонам ИК излучения.
Рисунок 1 - Внешний вид установки для исследования явления внешнего фотоэффекта [1] 1 - Металлический корпус; 2 - Объектив фотоэлемента; 3 - Осветитель; 4 - Линейка; 5 - Стойка с
вращающимися поляроидами; 6 - Зажимной винт.
Научно-методическим инструментарием для проведения научного исследования являются положения и нормы, достаточно чётко и подробно описанные в [2, с. 124-207; 3, с. 312-354; 4, с. 82-156]. Данная научная методика успешно реализована в трудах [5, с. 87-96; 6, с. 182-197; 7, с. 25-30] в ходе исследования процессов, в том числе и не имеющих тесной взаимосвязи с внешним фотоэффектом.
Постановка задачи. Предположим, что металлическая пластина экспериментальной установки (рисунок 2), выполненная из цинка и имеющая равномерно распределённый по всей своей поверхности заряд, взаимодействует с монохроматической электромагнитной волной оптического диапазона излучений.
Рисунок 2 - Схема эксперимента по исследованию внешнего фотоэффекта
Длина волны в процессе взаимодействия не изменяется. Значение длины волны находится в известном диапазоне волн видимой части спектра электромагнитных излучений, ограниченном значениями (0,78 • 10-6 ... 10-3) [м] по длине волны и (3 • 108 ... 4,28 • 1014) [Гц] по частоте. Электрическое поле пластины является однородным задерживающим электрическим полем для фотоэлектронов, вырываемых с её поверхности из-за взаимодействия последней с монохроматическим излучением ИК диапазона волн [8, с. 12-17; 9, с. 520].
Спектр ИК излучения в соответствии со схемой ISO включает в себя следующие диапазоны волн (таблица 1).
Таблица 1. Диапазоны волн ИК излучения в соответствии со схемой ISO [10]
№ п/п Название Длина волны, [мкм]
1 Ближний ИК диапазон 0,78...3
2 Средний ИК диапазон 3...50
В процессе взаимодействия ИК излучения с поверхностью заряженной пластины, оторвавшийся фотоэлектрон способен пролететь, преодолев определённое расстояние й, далее, остановившись под действием задерживающего электрического поля напряжённостью Е, создаваемого заряженной пластиной, возвращается назад. Задача сводится к исследованию зависимости модуля напряжённости |Е| электростатического поля возле металлической пластины, имеющей равномерно распределённый поверхностный заряд, от величины дистанции «пробега» й фотоэлектрона, «вырванного» фотоном падающего на пластину монохроматического излучения.
Решение задачи. Сначала, по известному значению расстояния й, необходимо определить связь между величиной задерживающего напряжения и и модулем напряжённости однородного электростатического поля |я|, создаваемого равномерно распределённым по поверхности металлической пластины зарядом:
(1)
Задерживающее напряжение и определяется величиной работы, затрачиваемой на остановку фотоэлектронов. Известно, что условием остановки фотоэлектрона является равенство потенциала е • и задерживающего фотоэлектрон электростатического поля, создаваемого данным и кинетической энергией И^ин фотоэлектрона:
Ии = е^и. (2)
С учётом (1), выражение (2) можно переписать следующим образом:
= (3)
Необходимым условием создания фототока является наличие достаточного запаса энергии у фотоэлектрона, позволяющего последнему [11, с. 605]:
- преодолеть воздействие задерживающего электростатического поля заряженной пластины. Воздействие считается преодолённым при обязательном выполнении неравенства вида И^ин > е • i/;
- преодолеть расстояние между пластинами фотоэлектронного умножителя. Для этого необходим запас энергии И^ин > е • |F| • d.
Данный запас энергии фотоэлектрону может быть передан фотоном, взаимодействующим с заряженной пластиной. В соответствии с уравнением Эйнштейна
ft-c
Т = Лвых + ии. (4)
В левой части уравнения (4) записано выражение для энергии фотона, соответствующей длине волны Я монохроматического излучения, взаимодействующего с равномерно заряженной поверхностью цинковой пластины. С учётом (3) уравнение Эйнштейна запишется в виде:
Х = Лвых + е- |£| •d. (5)
Чтобы исследовать зависимость модуля напряжённости |Е| электростатического поля возле цинковой пластины, имеющей равномерно распределённый поверхностный заряд, от величины дистанции «пробега» d фотоэлектрона, «вырванного» фотоном падающего на пластину монохроматического излучения, требуется из выражения (5) выразить величину
|Е|:
^=^Т-Лвых). (6)
Таким образом, получается окончательное уравнение зависимости модуля напряжённости |Е| электростатического поля возле цинковой пластины, имеющей равномерно распределённый поверхностный заряд, от величины дистанции «пробега» d фотоэлектрона.
Пример решения задачи графическим методом позволяет наглядно представить модуля напряжённости |Е| электростатического поля от величины дистанции «пробега» d фотоэлектрона.
Исходные данные:
- работа выхода фотоэлектрона с поверхности цинковой пластины: Лвых = 5,82 • 10-19 [Дж];
- длина волны монохроматического излучения, соответствующая ближнему ИК диапазону: Я1 = 0,8 • 10-6 [м];
- длина волны монохроматического излучения, соответствующая среднему ИК диапазону: Я2 = 3 • 10-6 [м];
- длина волны монохроматического излучения, соответствующая дальнему ИК диапазону: Л3 = 10-3 [м].
Требуется построить график функции вида |£"| = /(й), в соответствии с уравнением (6).
График функции, построенный по уравнению (6) в соответствии с
исходными данными, представлен на рисунке 3.
0-
■-М-1
- 1х104
- 2х104
- ЗхЮ4
1x10"4 5.8х10"4 1.06х10"3 1.54x10"3 2.02х10_3 (I, [м] Рисунок 3 - График зависимости вида |Я| = /(^)
Таким образом, особенности проявления внешнего фотоэффекта при взаимодействии ИК излучения с плоской металлической равномерно заряженной
пластиной, выполненной из цинка, находят своё отражение в выводах по работе:
- электростатическое поле, создаваемое заряженными частицами на аноде и катоде экспериментальной установки, распределённых по поверхности последних равномерно, оказывает примерно одинаковое влияние на траектории пробегов фотоэлектронов, «вырванных» с поверхности катода, выполненного из цинка. Абсолютно одинаковый характер проявляется в среднем и дальнем диапазонах ИК излучения;
- величина напряжённости задерживающего электростатического поля при удалении фотоэлектрона от катода на расстояние более 1,5 [мм] уже практически не будет зависеть от длины волны облучения катода;
- одинаковые пробеги й при разных длинах волн монохроматического облучения будут иметь место при различных значениях напряжённости электростатического поля, причём наибольший потенциал задерживающего поля требуется для случая облучения катода излучением, соответствующим дальнему ИК диапазону;
- наибольший пробег й осуществляется фотоэлектронами, «вырванными» с поверхности катода монохроматическим ИК излучением ближнего диапазона, наименьший пробег - фотоэлектронами, «вырванными» ИК излучением дальнего диапазона при условии наличия в обоих случаях одинакового потенциала задерживающего электростатического поля.
Библиографический список:
1. Студопедия. Экспериментальное оборудование, приборы и принадлежности. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https: //studopedia.ru/8_157351_teoreticheskie-osnovi.html. (Дата обращения: 25.01.2022).
2. Савельев И.В. Курс общей физики в 4-х томах. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. - М.: КноРус, 2012. - Т.3. - 368 с.
3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. - 9-е изд., стер. - М.: Изд-во «Академия», 2014. - 720 с.
4. Пантел Р., Путхов Г. Основы квантовой электроники. - М.: Мир, 1972. - 379 c.
5. Белый В.С. Основные выводы по результатам исследования распределения влагосодержания в материале пенополимерминеральной изоляции стальных труб магистральных теплопроводов при погружении их в воду. Евразийское Научное Объединение. - 2020. - № 8-2(66). - С. 87-96.
6. Белый В.С., Поборцев В.В., Серёгин В.О., Харитонов Р.Д. Корреляционный анализ процессов водопоглощения пенополиминеральной изоляции труб магистральных теплопроводов. В книге: Техника и технологии, политика и экономика: проблемы и перспективы. Материалы V Международной научно-практической конференции. 2018. С. 182-197.
7. Белый В.С., Брыль С.В. Уравнения регрессии для случайных величин исходного и конечного влагосодержания пенополимерминеральной изоляции труб магистральных теплопроводов. Экология и строительство. 2019. № 1. С. 2530.
8. Белый В.С. Алгоритм определения форм-фактора газового лазера в режиме развитой генерации / В.С. Белый / Промышленные АСУ и контроллеры. - 2021. - №11. - с. 12-17. - DOI 10.25791/asu.11.2021.1324.
9. Cohen-Tannoudji C., Dupont-Roc J., Grynberg G. Atom-Photon Interactions. - Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2004. - 520 p.
10. Википедия. Инфракрасное излучение. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Инфракрасное_излучение. (Дата обращения: 25.01.2022).
11. Haroche S., Raimond J.-M. Exploring the Quantum: Atoms, Cavities, and Photons. - Oxford: Oxford University Press, 2006. - 605 p.
УДК 004
Информационные технологии
Нагиева Абабил Фахраддин гызы, старший преподаватель, Кафедра компьютерной инженерии и телекоммуникаций, Азербайджанский Технологический Университет, Гянджа, Азербайджан
МЕТОДЫ СКРЫТИЯ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ИНТЕРПОЛЯЦИИ
ИЗОБРАЖЕНИЙ DATA HIDING TECHNIQUES BASED ON IMAGE INTERPOLATION
Аннотация: Последние десятилетия нашего центра характеризуются увеличением количества цифровых камер и устройств мобильной связи и, соответственно, потока информации, распространяемой через Интернет в форме мультимедиа. Потенциальные пользователи глобальных компьютерных сетей получили возможность ассибилититься со всеми видами источников информации, получать и модифицировать эти данные. В связи с этим появилась новая проблема - надежная защита хранимой и передаваемой информации. В данной работе соблюдается стеганографическая техника информационной безопасности, методом сокрытия данных методом интерполяции. Приведена методология повышения качества изображения, которое будет использоваться в качестве контейнера для секретного сообщения с помощью интерполяционной техники.
Ключевые слова: Стеганография изображений, обработка изображений, сокрытие данных, интерполяция изображений.
Annotation: Last decades of our centruy is characterised by encreasing an amount of digital cameras and devises of mobile communication and accordingly flow of information and circulated over Internet on the shape of multimedia. Potential users of global computer nets have got an opportunity to assesibilitiy to all kinds of information sources, to get and modifiy those data. In conjunction with that appeared a
