- •1. Фотоэффект.
- •2. Эффект Комптона.
- •3. Поляризация фотонов. Интерференция фотонов.
- •4. Дифракция рентген-х лучей в кристаллах. Методы исслед дифракции: способы Лауэ, Брэгга и Дебая-Шерера.
- •5 . Эффект Рамзауэра – Таунсенда.
- •6.Понятие волн де Бройля. Уравнения де Бройля. Эксперименты по волновой природе элементарных частиц
- •Эксперименты по волновой природе элементарных частиц.
- •7. Законы излучения абсолютно черного тела, формула Планка.
- •8. Опыт Франка-Герца. Атомные спектры.
- •9 . Опыты Резерфорда Ядерная модель атома.
- •10. Постулаты Бора...
- •11. Спектральн. Линии. Изотопический сдвиг спектр. Линий.
- •13. Постулаты квантовой механики и описание динамических переменных с помощью операторов.
- •14. Квантовомеханические операторы, их свойства, собственные значения и собственные функции.
- •15. Условие одновременной измеримости различных динамических переменных. Соотношение неопределенностей.
- •16. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме с абсолютно непроницаемыми стенками.
- •17.Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме конечной глубины
- •1 8.Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер(туннельный эффект)
- •19. Контактная разность потенциалов, эффект холодной эмиссии электронов, альфа – распад.
- •20. Уравнение Шредингера для атома водорода, собственные значения и собственные функции угловой части.
- •21. Атом водорода, собственное значение и собственная ф-я радиальной части ур-я Шредингера
- •22. Уравнение Шредингера для атомов щелочных метало, собственные значения и энергии.
- •23. Спектральные серии щелочных атомов, правила отбора
- •24. Дублетный характер спектров щелочных металлов. Спин эл-на, спин-орбитальное взаимодействие.
- •25. Маг и мех моменты электрона. Правило квантования.
- •26. Маг и мех момент атома. Векторная модель атома. Jj и l-s связь…
- •27.Эффект Зеемана.
- •28.Эффект Пашена-Бака.
- •31.Электронные конфигурации, принципы заполнения электронных оболочек атомов, правило Хунда.
- •32. Рентгеновские спектры.
1. Фотоэффект.
П од фотоэффектом понимают изменение состояния электронов в веществе под действием света (эл.маг излучения). Различают внутренний и на внешний фотоэффекты. При внутреннем фотоэффекте электроны с поверхности вещества не вырываются. Внешний фотоэффект состоит в вырывании электронов с поверхности вещества под действием электромагнитного излучения Сущность внешнего фотоэффекта: Сквозь кварцевую пластинку на катод подал свет. При этом, при отсутствии внешнего напряжения, амперметр показывал некоторый небольшой ток. При включении внешнего напряжения, ток в цепи возрастал почти линейно до некоторого значения. После этого наступал эффект насыщения. В то же время, при нулевом напряжении, некоторый ток существовал. Прикладывая отрицательное напряжение, получим нулевой ток. Величина фототока зависит как от длины падающей волны, так и от интенсивности излучения. Вообще говоря, интенсивностью излучения называют энергию, проходящую за единицу времени через поверхность единичной площади. Зависимость напряжения от различной частоты падающего излучения, показана на рисунке 3а. Здесь ν3< ν1< ν2, то есть с увеличением частоты, режим насыщения наступает при большем токе до какого-то определённого уровня. Потом дальнейший рост частоты уже не приводит к росту тока, а, наоборот, к его уменьшению. Качественно это показано на рисунке 3в. Зависимость фототока от интенсивности излучения приведена на рисунке 3б.
Рассмотрим его законы. Законы фотоэффекта.
Закон Столетова. Существует граничная частота , ниже которой для данного материала катода фотоэффект отсутствует независимо от плотности светового потока энергии и продолжительности облучения катода. Эта граничная частота называется красной границей Значение этой границы зависит только от рода атомов. Энергия, которую нужно затратить, чтобы вырвать электрон из вещества, называется работой выхода. .
Закон фотоэффекта. Максимальная энергия фотоэлектрона, покидающего катод, равна ; не зависит от плотности энергии светового потока и линейно зависит от частоты.
Закон фотоэффекта. При фиксированной частоте излучения число электронов, выбиваемых из катода в единицу времени, прямо пропорционально плотности светового потока энергии.
Обобщая законы фотоэффекта, Эйнштейн записал уравнение фотоэффекта: - энергия фотона, попадающего на катод, идёт на преодоление работы выхода электрона из материала катода и на сообщение ему кинетической энергии.
Дж·с.
Возвращаясь к различным видам фотоэффекта, необходимо заметить, что существует так называемый ядерный фотоэффект. Так называют явление поглощения сильно коротковолнового излучения (рентгеновского или – излучения) ядрами атомов, в результате которого происходит вылет нуклонов (протонов и нейтронов) из ядер.
2. Эффект Комптона.
И сследуя спектр, Комптон заметил, что лучи, рассеянные на угол меньше , обладают большей длиной волны, чем исходное излучение, так что частота вторичной волны оказывается вопреки классической теории меньше, чем частота первоначального электромагнитного поля. Причём, энергия рассеянных фотонов (а значит и их частота) зависит от угла рассеяния . Комптон сделал вывод, что сдвиг длины волны линейно пропорционален , где – угол рассеяния. Таким образом, чтобы поставить знак равенства, необходимо умножить на некоторую константу. Мы можем записать: (1), где – комптоновская постоянная (комптоновская длина волны). Рассмотрим теперь графики зависимости для различных . Из графиков видно, что функция при различных имеет максимум не только при исходной длине волны, но и при некоторых других.
Для объяснения эффекта Комптона, Дебай рассмотрел упругое столкновение двух частиц: светового кванта и электрона.
Пусть до взаимодействия электрон неподвижен. Фотон с импульсом взаимодействует с электроном мишени, рассеивается на нём. Импульс фотона изменяется и становится равным . Электрон также рассеивается и при этом получает импульс . Таким образом, мы можем записать законы сохранения импульса и энергии:
В формуле (3) под подразумевается масса покоя электрона. Проведём некоторые преобразования. Сложим импульс по правилу параллелограмма. Для треугольника применим теорему косинусов:
. Так как , то
(4).
И з равенства (3) следует, что или . Из последнего выражения найдём : . Подставим последнее выражение в формулу (4), и, учитывая закон сохранения энергии: (получается из формулы (3)), запишем:
. Разделим последнее выражение на :; . Так как , то . Преобразуя последнее выражение, получим: . Обозначим . Тогда . Отсюда или (5). В последней формуле выражение является постоянной, так как из таковых состоит. Вычисления показывают, что , что в точности совпадает с комптоновской постоянной. Таким образом, (5) можно переписать так , что в точности совпадает с опытной формулой (1). Из полученного соотношения следует, что квантовая теория хорошо объясняет эффект Комптона, исходя из корпускулярных свойств излучения.