183. . Ефект Комптона.

Комптонівське розсіювання - явище непружного розсіювання фотонів на вільних заряджених частинках, наприклад, електронах.

Ефект Комптона можна пояснити тільки на основі уявлень про корпускулярну природу випромінювання, розглядаючи розсіювання як процес пружного зіткнення рентгенівських фотонів з електронами. Оскільки енергія фотона характеристичного рентгенівського випромінювання значно перевищує енергію зв*язку зовнішнього електрона в атомі, то такий електрон можна вважати практично вільним. Розглянемо пружне зіткнення рентгенівського фотона, енергія якого hυ і імпульсу hυ/с. Оберемо систему координат,в якій електрон до зіткнення з фотоном знаходиться у спокої і має масу m0. Після зіткнення з електроном розсіяний під кутом θ фотон має енергію hυ′ і імпульс hυ′/c, а електрон має енергію mc2 і імпульс mv.

Отже, теоретично одержані дані повністю збігаються з результатами експерименту.Цим самим ефект Комптона не тільки підтверджує фотонну теорію світла, але й доводить справедливість законів збереження енергії та імпульсу при взаємодії фотона з електроном.

184. Явище фотоефекту. Формула Ейнштейна для фотоефекту.

Фотоефе́кт — явище «вибивання» світлом електронів із металів. Щоб вивільнити електрон із металу йому необхідно передати енергію, більшу за роботу виходу.

Теоретичне пояснення явища дав Альберт Ейнштейн, за що отримав Нобелівську премію. Ейнштейн використав гіпотезу Макса Планка про те, що світло випромінюється порціями (квантами) із енергією, пропорційною частоті.

Припустивши, що світло і поглинається такими ж порціями, він зміг пояснити залежність швидкості вибитих електронів від довжини хвилі опромінення.

,

де ν — частота світла, h — стала Планка, m — маса електрона, v — його швидкість, A — робота виходу.

Робота Ейнштейна мала велике значення для розвитку ідей квантової механіки взагалі та квантової оптики зокрема.

185. Закони Столєтова для фотоефекту.

Фотоефект відкрив Герц, дослідив О.Г.Столєтов, а пояснив Ейнштейн.

У 1887 році німецький фізик Герц, помітив, що електричний розряд між двома електродами виникав при менших напругах, якщо мі електродний проміжок опромінювати ультрафіолетовими променями.

Це пояснювалось іонізацією газу.

Якщо на електрометр помістити цинкову пластину і зарядити позитивно, то під дією ультрафіолетового світла вона розряджатись не буде, а якщо зарядити негативно, то розрядиться. Це означає, що з поверхні речовими під дією світла вириваються електрони.

Виривання електорів з речовини під дією світла називається фотоефектом.

У 1888 р. російський фізик Олександр Іванович Столєтов виконав ряд дослідів по вивченню фотоефекту.

Пристій Столєтова:

Скляний балон з кварцовим віконцем і розміщеними двома електродами, до яких прикладалась регульована напруга.

Під час опромінення електрони відриваються від катода і летять до анода створюють фотострум.

При сталому світловому потоці при збільшенні напруги фотострум теж зростає, але до певного значення.

Найбільший фотострум, який можна одержати при незмінному світловому потоці наз.фотострумом насичення.

При збільшенні світлового потоку Ф струму насичення зростає.

.Перший закон фотоефекту.

Сила фотоструму насичення прямопропорційна падаючому на електрод світловому потоку.

Щоб струм не протікав, потрібно прикласти затримуючу (гальмуючу) напругу, за якою можна визначити кінетичну енергію фотоелектронів.

Змінюючи частоту подаючого світла, Столєтов визначив кінетичну енергію фотоелектронів і встановив другий закон:

Максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає з частотою світла і не залежить від його інтенсивності.

Найменша частота хвилі, при якій ще можливий фотоефект, наз. червоною межею фотоефекту. Або:

Найбільша довжина хвилі, при якій ще можна спостерігати фотоефект, наз. червоною межею фотоефекту.

Третій з-н фотоефекту:

Поріг фотоефекту (червона межа) визначається тільки матеріалом електрода і не залежить від інтенсивності випромінювання.