30. Противоречия классической физики. Квантавая гипотиза и формула Планка

На законах закона электродинамики и закона классической физики о равном распределении энергии по степеням свободы равновесной системы была получена формула Реллея-Дарси: Z_ν =2πν² KT/c² (область малых частот)

R*э=∞

Классическая теория основана на том что тепловое излучение должно испускаться телами непрерывно т.е. может иметь сколь угодно близкие по значению энергии

Планк предложил что правильное выражение для излучательной способности абсолютно черного тела можно получить считая что излучение испускается телами не непрерывно а в виде отдельных порций квантов. Энергия такого кванта равна: ε=hν=ch/λ c=6.62*10^-34 Дж*с

Планк вывел выражение для излучательной способности абсолютно черного тела которое полностью подтверждено эксперементально

r*_λ =(2πν²/c² )*( hν/е^( hν/ KT)-1)

r*_λ =c r*_ν / λ²

R*э=2πν² /c² ∫ν²dν /( е^( hν/ KT)-1)= 2π⁵K⁴ T⁴ /15c² h³

31. Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

Внешний фотоэффект – испускание электронов веществом под действием света.

Фотоэлектроны – электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте.

Фототок – электрический ток, создаваемый фотоэлектронами во внешнем электрическом поле.

Существование фототока приU<0 говорит о том, что фотоэлектроны имеют начальную кинетическую энергию.

Задерживающее напряжение – напряжение, при котором фототок снижается до нуля.

Максимальная начальная скорость электронов связана с задерживающим напряжением: .

Законы Столетова для внешнего фотоэффекта:

1. При неизменном спектральном составе света, падающего на вещество, фототок пропорционален падающему световому потоку. , С –const

2. Для данного вещества максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от частоты и не зависит от интенсивности.

3. Для каждого вещества существует крайняя граница внешнего фотоэффекта, т.е. минимальная частота, при которой ещё возможен фотоэффект.

Фотоэффект обладает безынерционностью. Уравнение Эйнштейна: = ;

Работа выхода электрона с поверхности метала( )–энергия, которую нужно сообщить электрону при 0°К, чтобы электрон покинул поверхность метала. Работа выхода зависит от рода материала и способа обработки поверхности (шероховатость, наличие примисей).

Из ур-я Эйнштейна: = ; => =

При очень больших интенсивностях света наблюдается многофотонный фотоэффект, припри этом электрон может получить энергию не одного, а n фотонов. +

Красная граница будет смещаться в меньшую сторону: = .

32. Энергия, мыса и импульс фотона. Давление света

1. Энергия:

2. Масса фотона: ; ; =

3. масса поля

4. скорость фотона: c

5. импульс: ; : ; ; k – волновое число; k= ;

для импульса фотона: ; ; .

В квантовой оптике давление света понимается как результат передачи этим телом импульса фотонов при отражении и поглощением света, поэтому давление света p на плоскую поверхность тела равно величине норм.составляющей суммарного импульса переданного фотонами телу.

Пусть свет с частотой падает под углом i. Пусть -число фотонов,

Падающих за одну секунду на единицу площади поверхности. R – коэффициент отражения света от поверхности, тогда число фотонов, отразимых(?) за 1 сек с единицы площади поверхности будет равно

. А число поглощенных: .

Формула Де Брайля экспериментально подтверждена опытами по рассеиванию электронов и других частиц, на кристаллах и по прохождению частиц через вещества.

Принципом волнового процесса является дифракционная картина распределения электронов в приёмниках частиц.

Фазовая скорость волн Де Бройля

; ; v-скорость движения частицы, λ-длина волны Де Бройля, m- масса частицы. ; => волны Де Бройля должны испытывать дисперсию.

Групповая скорость волн Де Бройля

U=v, т.е. равна скорости движения частицы

Корпускулярные свойства Волновые свойства

Скорость v длинна волны Де Бройля

Импульс p=mv частота волны υ=

Энергия

Свободные частицы групповая скорость U=v

Ω= = фазовая скорость

Волны Де Брайля имеют вероятностный смысл:квадрат модуля амплитуды волны де Бройля в данной точке является мерой вероятности того, что частица обнаруживается в этой (данной) точке.