¿Hay un sensor de luz que varía la salida con la longitud de onda?

Para medir la longitud de onda de un fotón, necesitas medir su energía. Esto es común, por ejemplo, con los rayos X o los rayos gamma porque son radios ionizantes: tienen suficiente energía para liberar a los electrones de los átomos, y podemos medir la energía del electrón. Normalmente no es posible con la luz visible porque la energía es demasiado pequeña, pero hay detectores, llamados sensores de borde de transición (TES) que son contadores de fotones que resuelven la energía. Miden la energía de un fotón por el cambio de temperatura de una película metálica delgada justo en la transición superconductora. Desafortunadamente, normalmente funcionan a 0.1 K y requieren dispositivos electrónicos y ópticas complicados para su uso.

Básicamente, todos los dispositivos de banda (lectura: dispositivos semiconductores) son específicamente sensibles a la longitud de onda por la cual los fotones tienen exactamente la energía necesaria para llevar un electrón de la banda de energía más baja a la más alta. Así, por ejemplo, los LED (diodos emisores de luz) funcionan bastante bien como fotodetectores selectivos.

Por lo tanto, un LED azul será significativamente más sensible a la luz azul que a la luz roja.

Técnicamente, es mucho más difícil hacer lo contrario a lo que quieres: tener una salida que dependa solo de la intensidad, no de la longitud de onda de la luz incidente.

Esto es realmente sencillo de probar: obtenga un LED monocolor. Toma azul.

Ahora, hay diferentes formas de usar un LED como fotodiodo, pero creo que la más fácil para usted será usar el LED y conectarlo en reverse a una fuente de voltaje (estable) (por ejemplo, 4.5V procedentes de tres pilas AA). Use un multímetro sensible en serie para medir cuánta corriente pasa a través del LED en dirección inversa.

Primero, cubra su LED en la oscuridad, mida la corriente, luego expóngalo a una luz azul brillante - otro LED (operado en adelante para emitir luz) del mismo tipo, y compare las lecturas actuales. Luego, compare las lecturas actuales cuando se las someta a otros colores de luz, desde un LED ROJO, por ejemplo.

Si su amperímetro no es lo suficientemente sensible para µA a mA, es posible que desee transferir la corriente a la base de un par de transistores en la configuración de Darlington.

Todos los dispositivos de opto-detección tienen un perfil de sensibilidad de frecuencia de luz.

Sin embargo, también todos ellos producen una sola variable, p. ej. Tensión, resistencia o corriente según cómo esté configurada. Como tal, es imposible decir qué ha cambiado, la intensidad de la luz que incide o la frecuencia de la luz.

Lo que estás pidiendo es un sensor de luz cromática. Estos existen como equipo y se basan en el uso de prismas o lentes para "dividir" la luz en una matriz o línea de dispositivos semiconductores sensibles a la luz o para enfocar una longitud de onda particular en un solo sensor.

Sin embargo, la tecnología llamada " Foveon X3 " utiliza un método más nuevo para hacer que un solo punto en un sustrato de silicona sea sensible a diferentes longitudes de onda. Sin embargo, a menos que alguien más pueda encontrar uno, no conozco ningún producto "tipo diodo" que use esta tecnología. Sin embargo, si tienes un proyecto en mente, puedes usar un sensor de cámara Foveon X3.

  

Por ejemplo, si algún componente hipotético responde a la luz en el rango de 400-1000nm, entonces cuando se expone a unos 10 fotones a 400nm, quizás su voltaje (o impedancia) sea un múltiplo significativo del voltaje cuando se expone a 10 fotones de 800 nm?

Puedes hacerlo de dos maneras:

1. Elija un material semiconductor para su sensor con una energía de intervalo de banda en algún lugar entre la energía del fotón asociada con la longitud de onda de 400 nm y la energía del fotón asociada con la longitud de onda de 800 nm.

   Desafortunadamente, no estoy familiarizado con los materiales con bandas en este rango de longitud de onda, por lo que no puedo sugerir ningún material en particular desde la parte superior de mi cabeza. Como sugiere la respuesta de Marko, un LED rojo podría ser un buen candidato.

   Además, este enfoque no le proporcionará un detector que sea sensible a 800 nm pero no a 400 nm.

2. Comience con un detector que sea sensible a ambas longitudes de onda y coloque un recubrimiento reflectante en su superficie (o en un trozo de vidrio en frente de él) que sea altamente reflectante a 800 nm, pero altamente transmisivo a 400 nm. Usando múltiples capas de película delgada, es posible diseñar un revestimiento con esencialmente cualquier perfil que le guste de reflectividad vs. longitud de onda. De esta manera también podría hacer que un detector sea sensible a 800 nm pero no a 400 nm. Por supuesto, el costo se reduce si elige un perfil que se puede lograr con una pequeña cantidad de capas.

   Por supuesto, también podría pensar en usar cosas como filtros de absorción frente a su sensor para variar su respuesta a diferentes longitudes de onda.