Шпора по физике [3 семестр]. Интерференция света световая волна
 Скачать 1.6 Mb.
|
4 ЗАКОНА ФОТОЭФФЕКТА1) количество фотоэлектронов, вырываемых в единицу времени с поверхности вещества, пропорционально интенсивности падающего светового потока. 2) максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего светового потока. 3) скорость фотоэлектрона определяется частотой падающего светового потока. 4) для каждого вещества существует своя красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота или максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще возможен. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА Явление вотоэффекта не удается объяснить с точки зрения волновых представлений о природе света. Согласно этим представлениям, поле световой волны, падающей на ещество, вызывает вынужденные колебания электронов вещества. Амплитуда вынужденных колебаний электронов пропорциональна амплитуде колебаний вектора Е в падающей световой волне. Если амплитуда вынужденных колебаний электрона велика, то может произойти отрыв электрона от атома и выход электрона за пределы вещества. При этом скорость фотоэлектрона будет тем больше, чем больше амплитуда вынужденных колебаний, т.е. чем больше амплитуда колебаний вектора Е в падающей световой волне. Квадрат амплитуды вектора Е есть инертность падающей световой волны. =>, из волновых представлений о природе света вытекает, что скорость фотоэлектрона должна быть функцией интенсиности падающего света. Этот вывод противоречит опыту. Согласно опыту, скорость фотоэлектрона не определяется интенсивностью падающего света. Объяснение явления фотоэффекта было дано в 1905г Эйнштейном, который развивал идеи Планка о дискретности поглощения энергии телами, предположим, что распространение световых волн в пространстве, и излучение энергии телами происходит не в виде непревычного процесса, а дискретно, в виде порции – квантов электро-магнитного излучения. Квант эл-маг излучения, падал на вещество, взаимодействует с электроном вещества, и поглощается этим электроном. Т.е. энергия кванта переходит в энергию электрона. Если энергия поглощенного кванта велика, то может произойти отрыв электрона от атома, т.е. ионизация атома. При этом будет совершена работа по ионизации атома (Аион). Если энергии кванта достаточно, то может произойти выход электрона за пределы вещества, и будет совершена работа выхода электрона (Aвых). Остаток энергии поглощенного кванта будет определять кинетическую энергию электрона за пределами вещества. mv(c.2)/2=hν-Aион-Aвых (1), (1) – уравнение Эйнштейна для фотоэффекта на любом веществе. Для металлов, физическая природа металлической связи у которых такова, что в единицу объема много свободных электронов, работа по ионизации Аион=0, и уравнение будет иметь вид: hν=Авых+mv(c.2)/2 ,(2) – из уравнения Эйнштейна вытекают все основные имперические законы фотоэффекта. В самом деле каждый квант падающей на вещество, взаимодействует с одним электроном вещества. Чем больше квантов падает на вещество, тем больше выбивается электронов излучающего вещества. Количество падающих квантов на S есть интенсивность падающего излучения; Nhν/S=J; 1) => количество фотоэлектронов, выбиваемых веществом пропорционально интенсивности излучения (1-й закон). 2) скорость фотоэлектрона не зависит от интенсивности ν≠f(J), 3) v=f(ν); 4) hν>=Авых – фотоэффект возможен, => ν0=Авых/h, λo=hc/Aвых. Из уравнения Эйнштейна вытекает существование красной границы, которая зависит от природы вещества и состояния поверхности. ПРИМЕНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ФОТОЭФФЕКТА1) Для регистрации измерения светового потока при преобразовании световой энергии в электрическую, 2) телевидение ДАВЛЕНИЕ СВЕТАЯвление давления света было открыто Лебедевым в 1900г на твердых веществах и в 1907-1908гг на газах. Установка для наблюдения и измерения давления света на твердых веществах представляет собой следующую конструкцию на сверхчувствительных крутильных весах. Подвижная часть весов представляет собой легкий каркас с укрепленными на нем тонкими металлическими пластинками-крылышками, одно из которыхх зеркальное p=1, а другое зачернено p=0. Каркас симметрично закрепляется на упругом подвесе. Все это помещается в вакумированный стеклянный сосуд. Крылышки попеременно освещались светом от вольтовой дуги, а световое давление определялось по углу закручивания нити, на конце которой закреплялось зеркало, отбрасывающее зайчик на шкалу. Опт показал, что давление, производимое светом на зеркальное крылышко, оказалось в 2 раза больше, чем на зачерненное крылышко. Попробуем расчитать это давление. Пусть на поверхность падает N потоков. Часть из них отражается (их число ρN), часть поглощается (их число (1-ρ)N). Импульс одного фотона ρ=nν/c. Импульс силы давления, производимой на поверхность, равен суммарному изменению импульсов всех фотонов. F=[hν/c – (- hν/c)]Nρ + (1+ρ)Nhν/c; P=F/S=Nhν(1+ρ)/cS=J(1+ρ)/c=ω(1+ρ); J/c=ω – объемная плотность энергии. Эти результаты совпадают с полученными в эксперименте. => Фотоны обладают свойствами частиц, т.е. импульсом. ..:: ^^ ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ ^^ ::.. |