Вопрос 30.

Волновые свойства света. Интерференция и дифракция света.Свет является частным случаем электромагнитных волн. Простейшая из всех типов волн- плоская электромагнитная волна. К общим волновым свойствам относятся интерференция и дифракция. Интерференция света — сложение двух или нескольких световых волн, в результате которого наблюдается усиление или ослабление интенсивности света в различных точках пространства. Согласно волновой теории, интенсивность пропорциональна квадрату напряженности электрического поля в световой волне. Две волны создают поле, напряженность которого в данной точке согласно принципу суперпозиции равна Е=Е1+Е2. Если волны приходят в данную точку в одной фазе, то векторы Е1 и Е2 будут сонаправлены и результатирующая напряженность возрастает. Согласно волновой теории интенсивность света вселедствии этого увеличивается и в данной точке будет наблюдаться мах освещенности. Интерференционная картина получается в том случае, если волны когерентные(одинаковые частоты, разность фаз не меняется с течением времени). Пример: окраска мыльных пузырей, тонких масляных пленок на воде. Дифракция света — огибание световыми волнами непрозрачных препятствий. Дифракционная картина — это чередование мах и мин освещенности. Согласно принципу Гюйгенса- Френеля, по которому каждая точка фронта волны является источником вторичных волн, а интенсивность света в любой точке пространства- результат интерференции вторичных волн. Дифракция наблюдается тогда, когда препятствие очень мало или экран расположен от него достаточно далеко. Пример: ялением дифракции света определяется голубая окраска атмосферы Земли, поскольку длина волны в этом случае близка к размеру естественных неоднородностей плотности воздуха в ней. Дифракционная решетка- прозрачная пластинка с нанесенной системой параллельных непрозрачных полос(периоды решетки)

Вопрос 31.

Фотоэффект. В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой Е = hv, где h — постоянная Планка, равная   , v — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым А. Г. Столетовым. Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света.     В результате исследований были установлены три закона фотоэффекта.      1. Сила тока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового излучения, падающего на поверхность тела.2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.3. Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты, то фотоэффекта не происходит.

 Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г. В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию. При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода (Авых). Работа выхода — это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла. Максимальная энергия электронов после вылета (если нет других потерь) имеет вид:   . Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.Существуют полупроводниковые фотоэлементы, в которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.