A foton elmélet a fény

A modern értelmezése kvantum hipotézis kimondja, hogy a E energiáját egy atom vagy molekula rezgések lehet egyenlő h # 957;, 2h # 957;, 3h # 957; stb de nincs oszcilláció energia két egymást követő egész számú többszörösei. Ez azt jelenti, hogy az energia nem folytonos, úgy vélik, évszázadok óta, és kvantált. azaz Ez már csak a szigorúan meghatározott diszkrét részeket. A legalsó része az úgynevezett kvantum energia. Quanta hipotézis formulázhatjuk egy nyilatkozatot, hogy az atomi és molekuláris szinten ingadozások nem fordulnak elő olyan amplitúdóval. Az érvényes értékek amplitúdók kapcsolódó frekvencia oszcilláció # 957; .

1905-ben Einstein javasolt egy merész ötlet, hogy általánossá hipotézise kvantum, és tette az alapja egy új elmélet a fény (kvantumelmélet, a fotoelektromos hatás). Szerint Einstein elmélete a fény frekvenciája # 957; nemcsak kerül kibocsátásra. ahogy azt Planck, de kenhető, és elnyelődik az anyag egyedi adagokban (QUANTA). amely energiát. Így a fényeloszlás nem tekinthető folytonos hullám folyamatot, és az áramot a térben lokalizált diszkrét fénykvantumok, sebességgel haladó fény vákuumban (c). Quantum elektromágneses sugárzás nevezzük foton.

Mint már mondottuk, a kibocsátott elektronok egy fémfelület beeső sugárzás megfelel az elképzelést a fény, mint elektromágneses hullám, mint elektromágneses hullám elektromos mező hat az elektronok a fém, és húzza ki néhány közülük. Einstein azonban felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy az előre jelzett hullám elmélet és foton (kvantum korpuszkuláris) elmélete a fényelektromos jelenség a fény részei jelentős eltéréseket mutatnak.

Tehát tudjuk mérni az energiát a kibocsátott elektronok alapján a hullám és foton elmélet. Ahhoz, hogy a kérdésre válaszolni, hogy melyik elmélet előnyös, úgy néhány részletet a fotoelektromos hatás.

Kezdjük a hullám elmélet, és feltételezik, hogy a lemezt megvilágított monokróm fény. A fényhullám jellemzi a következő paramétereket: az intenzitás és a frekvencia (vagy a hullámhossz). A hullám elmélet azt jósolja, hogy a következő események történnek, amikor megváltoztatja ezeket a jellemzőket:

· Amikor a fény intenzitása számát növeli a kilépő elektronok és a maximális energia növelni kell, mivel magasabb fény intenzitása nagyobb amplitúdója az elektromos mező, és egy erősebb elektromos tér húz elektronokat magasabb energia;

kiadja elektronok; A kinetikus energia intenzitásától függ a beeső fény.

Azt jósolja egy teljesen eltérő foton (korpuszkuláris) elmélet. Először is megjegyezzük, hogy a fotonok monokromatikus fénysugár azonos energia (egyenlő h # 957;). Növelése a nyaláb intenzitása megnő fotonok száma a fényt, de nem befolyásolja az energia, ha a frekvencia változatlan marad. Szerint Einstein elmélete, az elektron kiütötte a fém felületén egy ütközés vele egy foton. Ebben az esetben, az összes energiát a foton áttettük egy foton-elektron megszűnik. mert elektronok különítik el, a fém vonzóerők, a kivonat egy elektront a fém felületét szükség a minimális energiát A (amely az úgynevezett kilépési munka, és, a legtöbb fém, a sorrendben több eV). Ha a frekvencia # 957; a beeső fény kicsi, az energia és a fotonenergia nem elegendő, hogy kimozdítsa a elektron a fém felületén. Ha. emittált elektronok a fémfelülethez, a tárolt energia egy ilyen folyamat, azaz, a fotonenergia (h # 957;) egyenlő a kinetikus energiája a kilökött elektron, plusz munka kiütése egy elektront a fém:

3. Ha a frekvencia # 957; kisebb, mint a kritikus frekvencia. az elektron ejekciós bekövetkezik a felületről (III törvény).

Látjuk tehát, hogy az előrejelzések a korpuszkuláris (foton) elmélet nagyon különbözik a jóslatok a hullám elmélet, hanem egy nagyon jó egyezést mutat a kísérletileg meghatározott a három törvény, a fotoelektromos hatás.

Einstein egyenlet megerősítette kísérletek Millikan végre 1913-1914. A fő különbség a tapasztalatok Stoletova, hogy a fém felületén vetjük alá tisztítás vákuumban. A függőség a maximális mozgási energiája a frekvencia által meghatározott, a Planck-állandó h.

1926-ban, a magyar fizikus P. Lukirskii és SS Prilezhaev a tanulmány a fotoelektromos hatás által alkalmazott vákuum gömbölyű kondenzátorral. Anód szélesztettük fal egy üveg szférikus ballon, és a katód - egy labdát (R ≈ 1,5 cm) a vizsgált fém közepébe helyeztük a gömb. Az ilyen elektródák alakját teszi lehetővé, hogy növeljék a lejtőn a IV jellemző, és így pontosabban meghatározzuk a késleltetési feszültség (és így h). Planck-állandó h. ezekből a kísérletekből kapott összhangban vannak talált értékeket más módszerek (a fekete test sugárzás és rövidhullámú határa folyamatos röntgenspektrum). Mindez azt bizonyítja a helyességét Einstein egyenletei, és ugyanabban az időben, és az ő kvantumelmélet, a fotoelektromos hatás.

A magyarázat a termikus sugárzás, Planck azt javasolta, hogy fényt bocsát Quanta. Einstein, amikor elmagyarázza a fényelektromos hatás azt javasolta, hogy a fény elnyelődik fotonok. Ahogy Einstein azt javasolta, hogy a fény és terjed sugarak, azaz részeket. Quantum fényenergia nevű fotont. Ie megint eljött az koncepcióját testecske (részecske).

A legtöbb közvetlen visszaigazolást Einstein hipotézis adott tapasztalat Bothe, amely korábban illő módszert (ábra. 2.4).

Vékony fém fólia F helyeztük két gázkisüléses számlálók Cq. Fólia lefedett gyenge röntgennyaláb hatása alatt általa lesz forrása a X-sugarak (ezt a jelenséget nevezik X-ray fluoreszcencia). Mivel az alacsony intenzitású a primer sugárnyaláb, a kibocsátott fotonok száma fólia kicsi volt. Érintkezés után sugarak a számláló mechanizmus aktiválódik, és a mozgó papírszalag teszi a jelet. Ha a kisugárzott energia egyenletesen oszlik minden irányban, mivel az következik hullám ábrázolások, mindkét számláló váltotta egyidejűleg a szalag és védjegy elszámolni az egyik a másik ellen. Tény, hogy volt egy teljesen kaotikus elrendezésben jeleket. Ez csak azzal a ténnyel magyarázható, hogy az egyes cselekmények a fényemisszió, amelynek mozgó részecskék az egyik vagy a másik irányba. Mivel már kísérletileg létét, különleges fény részecskék - fotonok.

Foton energia. A látható fény hullámhossza # 955; = 0,5 m, és az energia E = 2.2 eV a röntgensugarak # 955; És m = E = 0,5 eV.

Foton tehetetlenségi tömege. amely megtalálható a kapcsolat:

;