вълни и квантови свойства на светлина

Планк и квантовата

В края на деветнадесети - началото на ХХ век, научната общност смята, че по физика разбирам всичко. Най-напредналите познания по това време са били уравненията на Максуел и изучаването на различни явления, свързани с електричество. Младите хора, които искат да учат наука, не се препоръчва да отидат в физика, защото там може да бъде само една рутинна разследване, което не предостави никакви пробиви. Въпреки това, по ирония на съдбата, това е изследването на свойствата отдавна е познато явление откри пътя към нови хоризонти на знанието.

вълна и квантовите свойства на светлината на започнаха с откриването на Макс Планк. Учи в спектъра и се опитва да намери най-подходящата математическо описание на неговото лъчение. В края на краищата, аз стигнах до заключението, че в уравнението трябва да въведете някои минимални неделима стойност, която той нарича "квантово на действие". И тъй като това е единственият начин да "заобикалят" за проста математическа формула, той не се прикрепят към тази стойност физически смисъл. Въпреки това, други учени, като Алберт Айнщайн и Шрьодингер, забелязани на потенциала на явления като квант, и като се има предвид развитието на нова област на физиката.

Аз трябва да кажа, че самият Планк до края и не вярва в фундаменталния характер на неговото откритие. Учен, опитвайки се да опровергае квантовите свойства на светлината за кратко пренаписват неговата формула, духаше в различни математически трикове, за да се отървете от тази величина. Но той не работи: духът е вече вън от бутилката.

Light - квантовата на електромагнитното поле

След откриването на Планк вече известен факт е, че светлината има вълнови свойства, допълнени от друг: фотон - квант електромагнитни полета. Това е, светлината се състои от много малки неделими енергиен пакет. Всеки един от тези пакети (фотонни), характеризиращи се с честота, дължина на вълната и енергията, всички тези количества са свързани. Скоростта на разпространение на светлината във вакуум максимум за известно вселената и е около триста хиляди километра в секунда.

Трябва да се отбележи, че квантуваното (т.е. ще се разпадне, най-малката неделима част) и останалите количества:

• поле глуонен;
• гравитационното поле;
• колективни движение кристални атома.

Quant: За разлика от електрон

Не мислете, че във всяка една област на формата има известна най-ниската стойност, наричан кванти в електромагнитния скалата има вълните са много малки и високоенергийни (например рентгенови лъчи) и много големи, но това е "слаб" (например, радиовълни ). Само един фотон се движи в пространството като цяло. Фотоните, трябва да се отбележи, може да загубят част от своята енергия във взаимодействието с непреодолими потенциални бариери. Това явление се нарича "тунелиране".

Взаимодействието на светлина и значение

След като светъл отвор заливат с въпроси:

1. Какво се случва с квант светлина, когато тя взаимодейства с материята?
2. Откъде идва енергията, носен от един фотон, когато той се сблъсква с една молекула?
3. Защо може да се абсорбира от една дължина на вълната и излъчва по-различно?

Основното нещо, което е доказано светлина явление налягане. Този факт даде нов повод за размисъл: това означава, че фотоните имат инерция и маса. Получените след тази вълна-частица двойствеността на микрочастици значително улесни разбирането на това какво се случва в този свят на лудостта: резултатите не се вместват в нито логика са съществували преди.

мощност на излъчване

Допълнителни изследвания потвърждават само квантовите свойства на светлината. Фотоефекта показва как предава фотон енергия на веществото. Заедно с отражението и усвояването на осветление може да грабне електрони от повърхността на тялото. Как се случва това? Photon прехвърля енергия на електрона, той става все по-мобилни и придобива способността да преодолее силата поради ядрата на материала. Electron напуска родния си елемент и се втурва някъде извън обичайната им среда.

Форми на фотоефекта

Потвърждаване на квантовите свойства на фотоелектричния ефект на светлината има различни видове, в зависимост от начина, по който е с твърда настилка фотон. Ако той е изправен пред диригента, електрона оставя на веществото, както е описано по-горе. Това е същността на външната фотоелектричния ефект.

Но ако осветен полупроводници или изолатор, електроните не напускат пределите на тялото, но се преразпределят чрез улесняване на движението на носители на заряд. По този начин, ефектът на подобряване на проводимостта на осветление нарича вътрешния фотоелектричния ефект.

Формула външен фотоефект

Странното е, но на вътрешния фотоелектричния ефект е много трудно да се разбере. Трябва да знаете теорията лента на полета, за да се разбере преходите през забранената зона и да разберат същността на електрон-дупка проводимост на полупроводници, за да се реализира напълно значението на това явление. В допълнение, на вътрешния фотоелектричния ефект не се използва често в практиката. Потвърждаване квантовите свойства на светлина формула външен фотоефект граница слой от която светлина е в състояние да тегли електрони.

където ч - константата на Планк, ν - квант светлина с определена дължина на вълната, А - операция, която се извършва от електрона да напусне вещество, W - кинетичната енергия (и следователно скоростта), с която се излъчва.

По този начин, ако цялата енергия на един фотон се изразходват само на електрона, вън от тялото, на повърхността ще има нулева кинетична енергия и на практика няма да може да избяга. Така вътрешния фотоелектричния ефект се появява в достатъчно тънък външен дума осветен вещество. Това силно ограничава използването му.

Има възможност, че оптичен квантов компютър ще продължи да се използва вътрешен фотоелектричния ефект, но тази технология не е там все още.

Закони външен фотоефект

В същото време не е напълно безполезни квантовите свойства на светлината: фотоелектричния ефект и нейните закони позволяват създаването на източник на електрон. Въпреки факта, че тези закони са формулирани напълно Айнщайн (за което той получи Нобелова награда), имаше различни условия далеч преди двадесети век. текущия вид на електролита, когато светлината е първото наблюдавано в началото на деветнадесети век, през 1839.

Има три закона:

1. Силата на насищане на фототока е пропорционална на интензитета на светлината.
2. Максималната кинетичната енергия на електроните напускат материал под влияние на фотоните зависи от честотата (а оттам и енергията) на падащото лъчение, но не зависи от интензивността.
3. Всяко вещество със същия тип на повърхност (гладка изпъкнала, груб, порест) има червена линия фотоефект. Това означава, че е най-ниската енергия (и следователно честота) фотони, което допълнително разделя електроните от повърхността.

Всички тези закони са логични, но те са заслужава да бъде разгледан по-подробно.

Обяснението на фотоелектричния ефект на законите

Първият закон е следното: колкото повече фотони, които попадат на един квадратен метър от площта на секунда, толкова повече електрони, че светлината е в състояние да "отнеме" от осветената материал.

Пример за това е баскетбол: колкото по-често играчът хвърля топката, толкова повече той ще се получи. Разбира се, ако един играч е достатъчно добро и не бяха ранени по време на мача.

Вторият закон всъщност дава честотната характеристика на излъчените електрони. Честотата и дължина на вълната на фотонна енергия да го определят. В видимия спектър има най-ниската енергийна червена светлина. И колко червени фотони или изпраща светлина върху вещество, те са в състояние да прехвърлят електрони само нисък разход на енергия. Следователно, дори ако те са били взети от повърхността и почти не направи работата функция, тяхната кинетична енергия не може да бъде над определен праг. Но ако ние ще обхванат същите вещество виолетовите лъчи, със скоростта на най-бързите електрони ще бъде много по-висока, дори и ако лъчи на виолетовите е много малък.

Третият закон има два компонента - червена рамка и състоянието на повърхността. На полиран метал или груб, има ли някакви пори в нея, или тя е гладка, зависи от много фактори: колко фотони ще бъдат отразени, тъй като те се преразпределят към повърхността (очевидно е, че в ямата получава по-малко светлина). Така че ние сравняваме различните вещества могат да имат само една и съща повърхност държавата. И тук е фотонна енергия, която все още е в състояние да тегли електрони от веществото зависи от вида на веществото. Ако ядрото не е много привлекат таксата превозвачи, както и на фотонна енергия може да бъде по-ниска, и следователно, по-дълбока червена рамка. И ако ядрото държи електроните им плътно и не са склонни да се разделят с тях толкова лесно, след това червените ръб се измества към зелената страна.