Опыт Боте – опыт доказывающий дуализм света. О счетчик Счетчик Запись Запись блучаем фольгу рентгеновскими лучами Счетчики одинаковые, Запись дает Разные данные. Следовательно Свет дискретен. Фотон
Реклама: | Скачать 102.35 Kb.
|
| Вопрос № 1 Квантовая природа света. Фотоны. Энергия, импульс, масса фотона. О  пыт Боте – опыт доказывающий дуализм света.О Счетчик Счетчик   Запись  Запись блучаем фольгу рентгеновскими лучами Счетчики одинаковые, Запись дает Разные данные. Следовательно Свет дискретен. Фотон – квант оптического диапазона. Порция, минимальный сгусток энергии. Энергия фотона  , где h – постоянная планка, 6.62 *10-34Дж*С.E = mC2;  ;  ; для движущегося фотона. ; v = c в вакууме. m покоя фотона = 0.Импульс фотона  ; Вопрос № 2 Давление света. Опыты П.И. Лебедева. Объяснение давления света с точки зрения волновой и квантовой теории. Если фотоны обладают импульсом, то свет, падающий на тело, должен оказывать на него давление. Лебедев использовал легкий подвес на тонкой нити, по краям которого прикреплены легкие крылышки, одни из которых зачернены, а поверхности других зеркальные. Для исключения конвекции и радиометрического эффекта (см. § 49) использовалась подвижная система зеркал, позволяющая направлять свет на обе поверхности крылышек, подвес помещался в откачанный баллон, крылышки подбирались очень тонкими (чтобы температура обеих поверхностей была одинакова). Значение светового давления на крылышки определялось по углу закручивания нити подвеса и совпадало с полученным теоретически. В частности, оказалось, что давление света на зеркальную поверхность вдвое больше, чем на зачерненную. Давление с т.з. волновой т.: (из теории Максвелла)  ; где  – объемная плотность энергии;  ; где  – коэффициент отражения.Давление с т.з. квантовой т.: P - ∑P импульс, который сообщается в ед. площади в ед. времени. Пусть  – 1, тогда  ; теперь  – отраженные фотоны дадут импульс  ;(  – поглощенные ф. дадут импульс  ; Сложим их  ;Вопрос № 3 Фотоэффект. Виды фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта. Вольтамперная хар-ка фотоэлемента. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоэффект – это испускание электронов вещ-вом, при облучении электромагнитным излучением. ^ : Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. ^ это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости (повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении) или к возникновению э.д.с. ^ возникновение э.д.с. (фото-э.д.с.) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект открывает, таким образом, пути для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. ^ при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности Eе катода). II. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой , а именно линейно возрастает с увеличением частоты. III. Для каждого вещества существует «красная граница» фотоэффекта, т. е. минимальная частота 0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), при которой свет любой интенсивности фотоэффекта не вызывает. VI. Фотоэффект происходит мгновенно. нет накаливания или ожидания. В     U I Uзапирающее АХ фотоэлемента ^  Вопрос № 4 Фотоэффект. Объяснение фотоэффекта с т.з. волновой и квантовой теории. Селективный фотоэффект. Дуализм света. Применение фотоэффекта. Фотоэффект – это испускание электронов вещ-вом, при облучении электромагнитным излучением. ^ фотоэффект не объясняется. С т.з. квантовой теории: Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии  . По закону сохранения энергии,Уравнение называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.Уравнение Эйнштейна позволяет объяснить II и III законы фотоэффекта. непосредственно следует, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности (числа фотонов), так как ни А, ни от интенсивности света не зависят (II закон фотоэффекта). Так как с уменьшением частоты света кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается (для данного металла А=const), то при некоторой достаточно малой частоте =0 кинетическая энергия фотоэлектронов станет равной нулю и фотоэффект прекратится (III закон фотоэффекта). Согласно изложенному, из (203.1) получим, что 0=A/h и есть «красная граница» фотоэффекта для данного металла. Она зависит лишь от работы выхода электрона, т. е. от химической природы вещества и состояния его поверхности. ^ :    где γ –квантовый выход;  ; с позиции квантовой теорииэтот эффект не объясним. С т.з. волновой теории электрон начинает совершать вынужденные колебания, при которых может произойти р λ езонанс. Max поляризации зависит от поляризации и     угла падения. Этот эффект подчеркивает дуализм света.  1 1 2 1 2 2 ^ . Единственный способ для измерения интенсивности светового потока. Моментальное переключение, солнечная батарея. Вопрос № 5 Рассеяние фотона на «свободном» электроне. Эффект Комптона. λ   Р.В.   λ Р.В. – легкие элементы (слабая связь  с ядром)D λэ λэ > λ ; Δ λ = λэ – λ; комптоновское смещение;  ;  м;Постоянная Комптона - физ. Вел. Равная комптоновскому смещению при рассеивании 90. ^ – называется упругое рассеяние рентгеновского излучения на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества. З  .С.Э.   З    .С.И.       ; из 1 вычитаем 2; ; ;  ; ; ;  ;  ; ;  м;Вопрос № 6 Тепловое излучение, его природа и особенности. Излучательность и спектральная плотность излучательности. Лучепоглощательная способность. Закон Кирхгофа. ^ – излучение нагретых тел ЭМВ оптического диапазона. Особенность – равновесие, тело излучает энергию столько, сколько поглощает. Излучательность (энергетическая светимость)  ;^ :  ; Энергия излучения в интервале от ν до ν+dν в ед. площади в ед. времени в эл. интервале ν. ;  ;^ (спектральная поглощательная способность)  ; спектральная поглощательная способность показывает, какая доля падающей энергии на тело поглощается.^ :  ;В состоянии термодинамического равновесия отношение спектральной плотности излучательности к спектральной плотности поглощательной способности для всех тел одинаково, есть универсальная ф-ия. ^ : чем больше тело поглощает – тем больше излучает. Вопрос № 7 Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы излучения АЧТ. Оптическая пирометрия. АЧТ – тело, поглощающее все падающие на него лучи.  ;З-ны излучение АЧТ: ^ R – Энергетическая светимость. Т – абсолютная температура.  ;  – постоянная Стефана – Больцмана.  ; ; где  – время; Серое тело – тело, которое по всем длинам волн излучает одинаково.  2. З-н Вина. При повышении Т АЧТ  (максимум спектральной плотности излучательности) смещается в сторону коротких длин волн.  ; b = 2.9 *10-3 м*К; b - постоянная Вина.    Т2Т1    Методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности энергетической светимости или интегральной энергетической светимости тел от температуры, называются оптической пирометрией. Билет № 8 Спектр излучения АЧТ. Формула Релея и Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза и формула Планка. ^ . Релей и Джинс, пытаясь теоретически вывести зависимость спектра от Т, применили закон о равном распределении по степеням свободы. Формула Релея и Джинса  ;  ;  У  льтрафиолетовая катастрофа В области больших частот(малых λ) ф-лы Релея И Джинса не подтвердили экперимент.  ;Квантовая гипотеза и формула Планка Согласно гипотезе Планка, энергия излучается порциями – квантами.  Согласно Планку  ;  ;Билет № 9 Спектры излучения атомов и их роль в атомной физике. Закономерности в спектре излучения атома водорода. Обобщенная формула Бальмера и ее объяснение в рамках теории Бора. ^ излучения разреженных газов (т. е. спектров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу присущ вполне определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных спектральных линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным является спектр наиболее простого атома — атома водорода. Бальмер (1825—1898) подобрал эмпирическую формулу, описывающую все известные в то время спектральные линии атома водорода в видимой области спектра:  ; где R – постоянная Ридберга, R = 1.1*107м-1;Серии спектра водорода:  ; - серия Лаймана  ; - серия Бальмера ; - серия Пашена  ; - серия БрэкетаВопрос № 10 Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Затруднения классической модели атома. ^ Первая попытка создания на основе накопленных экспериментальных данных модели атома принадлежит Томсону. Согласно этой модели, атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар радиусом порядка 10-10 м, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны (за счет этого происходит излучение); суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду шара, поэтому атом в целом нейтрален. Через несколько лет было доказано, что представление о непрерывно распределенном внутри атома положительном заряде ошибочно. Резерфорд, исследуя прохождение -частиц в веществе (через золотую фольгу толщиной примерно 1 мкм), показал, что основная их часть испытывает незначительные отклонения, но некоторые -частицы (примерно одна из 20 000) резко отклоняются от первоначального направления (углы отклонения достигали даже 180°). Так как электроны не могут существенно изменить движение столь тяжелых и быстрых частиц, как -частицы, то Резерфордом был сделан вывод, что значительное отклонение -частиц обусловлено их взаимодействием с положительным зарядом большой массы. Однако значительное отклонение испытывают лишь немногие -частицы; следовательно, лишь некоторые из них проходят вблизи данного положительного заряда. Это, в свою очередь, означает, что положительный заряд атома сосредоточен в объеме, очень малом по сравнению с объемом атома. Я    дерная модель атома.e Второй закон Ньютона для  имеет вид:  e Затруднения. Уравнение содержит два неизвестных: r и v. Следовательно, существует бесчисленное множество значений радиуса и соответствующих ему значений скорости (а значит, и энергии), удовлетворяющих этому уравнению. Поэтому величины r, v (следовательно, и Е) могут меняться непрерывно, т. е. может испускаться любая, а не вполне определенная порция энергии. Тогда спектры атомов должны быть сплошными. В действительности же опыт показывает, что атомы имеют линейчатый спектр. Согласно электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные волны и вследствие этого непрерывно терять энергию. В результате электроны будут приближаться к ядру и в конце концов упадут на него. Таким образом, атом Резерфорда оказывается неустойчивой системой, что опять-таки противоречит действительности. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Реклама:
