Тема 2. Квантовая природа света 2.1. Внешний фотоэлектрический эффект Это явление было открыто Г.Герцем в 1887 г. и подробно изучено в работах А.Г.Столетова. 1839— 1896 1857— 1894 Конденсатор А.Г.Столетова. Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием света Схема опыта Столетова. Вольтамперная характеристика Максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности света, а зависит только от его частоты. Ток насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку Iнас Ф. Фотоэффект начинается только с некоторой частоты ω0, при ω < ω0 (λ > λ0) фотоэффект отсутствует.- Красная граница фотоэффектаПредположение Эйнштейна: Электромагнитные волны поглощаются такими же квантами, как и излучаются. Энергия кванта передается электрону, часть ее затрачивается на отрыв электрона с поверхности вещества, а оставшаяся часть – это кинетическая энергия фотоэлектрона. Работой выхода А называется энергия, которую необходимо затратить, чтобы оторвать электрон с поверхности вещества. Уравнение фотоэффекта (уравнение Эйнштейна) (2.1) Если hν < A, то фотоэффект отсутствует. (2.2)Задача 2.1 Красная граница фотоэффекта для цинка составляет 310 нм. Определить максимальную кинетическую энер- гию (в электрон-вольтах) фотоэлектронов и задержива-ющую разность потенциалов, если на цинк падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 200 нм.Дано: λ0 = 310 нм = 0,31·10-6 м λ = 200 нм = 0,2·10-6 мWKmax - ? UЗ - ?2.2. Фотоны Электромагнитное излучение не только испускает-ся, поглощается, но и распространяется в виде отдельных квантов (фотонов). Опыт Боте:Энергия фотона

---

определяется его частотой ():


, где


или длиной волны  :


Масса фотона:


(2.3)


В вакууме v = c


В среде


Импульс фотона:


(2.4)


(2.5)


Три корпускулярные характеристики фотона (энергия, масса, импульс) связаны с его волновой характеристикой (частотой).


2.3. Эффект Комптона


1892 - 1962


1923 г.


Эффект Комптона можно объясняется тем, что про-цесс рассеяния представляет собой упругое столкнове-ние рентгеновского фотона с почти свободными электронами.


Фотон до столкновения:
Электрон до столкновения:
Фотон после столкновения:
Электрон после столкновения:


Из законов сохранения энергии и импульса:


(2.6)


(2.7)


Разделим (2.6) на с (ω/с = k)


(2.8)


Возведем (2.8) в квадрат


(2.9)


(2.10)


Возведем (2.7) в квадрат


Сравним (2.9) и (2.10)


(2.11)


Умножим (2.11) на


(2.12)


(2.13)


- комптоновская длина волны


2.4. Давление света.


Опыт П. Лебедева (1900 г.)


Зеркальный лепесток:


Зачерненный лепесток:


dt N


(2.14)


Коэффициент отражения ρ – часть фотонов, отразившихся от площадки.


До соударения:


После соударения:

2.5. Корпускулярно-волновой дуализм.

Волновые свойстваКорпускулярные свойства - интерференция - излучение ЭМ волн - дифракция - фотоэффект - поляризация - эффект Комптона Чем меньше длина волны, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства и тем слабее – волновые. (2.15)

---

Смотрите также файлы

• Разработка технологического процесса изготовление декоративного стула.docx

• Этапы судебного разбирательства Презентацию выполнила студентка группы 2пс1119.pptx

• Выравнивание текста по ширине.docx

• Задание к теме 38.docx

• И. Н. Ульянова Строительный факультет Кафедра архитектуры и дизайна среды задание выдано обучающемуся.docx