110. Чому закони фотоефекта мають бути квантовими?

Тому що світлова енергія має квантову природу. Світло при розповсюдженні в просторі подібно сукупності частинок (квантів, фотонів), енергія яких визначається формулою Планка νh . Тому: енергія фотоелектронів прямо пропорційна частоті діючого світла, тобто світло (електромагнітна хвиля) поглинається квантами νh , де А – робота виходу метала.

111. Назвіть експерименти, з яких випливають хвильові властивості квантових частинок.

Досліди Рамзауера, досліди Девісона та Джермера по відбиттю електронів від граней монокристалів, досліди Томсона по проходженню електронів крізь тонкі плівки речовини, а також експерименти Томсона, Фабриканта, Бібермана, Сушкіна по дифракції електронів.

112. Назвіть експерименти, з яких випливають квантові (частинкові) властивості світла.

(Фізи: Дослідження зовнішнього фотоефекту, ефект Комптона, некогерентне розсіяння квантів на електронах.)

Квантові властивості світла пояснює наявність світлового тиску. Експериментально тиск світла на тверді тіла було досліджено Лебедєвим.

У дослідах Лебедєва в вакуумованій скляній посудині на тонкій срібній нитці підвішувались коромисла крутильних ваг з закріпленими на них тонкими дисками-крильцями, які й опромінювалися. Крильця виготовлялися з різних металів і слюди з ідентичними протилежними поверхнями. Послідовно опромінюючи передню і задню поверхні крилець різної товщини, Лебедєву вдалося нівелювати залишкову дія радіометричних сил і отримати задовільний (з похибкою ± 20%) згоду з теорією тиску світла Максвелла. У 1907-10 Лебедєв виконав ще більш тонкі експерименти з дослідження тиску світла на гази і також отримав гарну згоду з теорією.

Фізи кажуть, що ще до цього треба додати Дослідження зовнішнього фотоефекту, ефект Комптона, некогерентне розсіяння квантів на електронах.

Також частинкові властивості світла підтверджує можливість охолодження атомів лазерним випромінюванням.

113. Чому фомула де Бройля пов`язує хвильові і частинкові властивості матерії?

Тому що за гіпотезою де Бройля встановлений раніше для фотонів корпускулярно-хвильовий дуалізм притаманний всім частинкам (електронам, протонам, атомам і т.д.), при чому кількісні співвідношення між хвильовими і корпускулярними властивостями такі ж як і для фотонів. Таким чином, якщо частинка має енергію Е і імпульс р, то з нею пов’язана хвиля, частота якої ν = Е/h і довжина хвилі λ = h/р.

Формула де Бройля: λ = h/р, де h - стала Планка, p - імпульс частинки.

Якщо частинка має енергію E і імпульс, абсолютне значення якого дорівнює p, то з нею пов'язана хвиля, частота якої ν = E / h і довжина хвилі λ = h / p.

114. Із дослідів Резерфорда випливає планетарна модель атома. Поясніть цей висновок.

В експерименті Резерфорда атоми досліджувались за допомогою α-частинок шляхом опромінення ними тонкої золотої фольги. За моделлю Томсона частинки повинні були відхилятись на малі кути (порядку 1-3°°). Але було зафіксовано багато частинок, які відхилялись на кути 90° і більше. За моделлю Томсона імовірність такого відхилення дуже мала, тому було зроблено висновок, що в центрі атома знаходиться ядро з великим додатнім зарядом, яке здатне відхиляти частинки (планетарна модель атома).

Варіант №2 (дали фізи):

Досліди Резерфорда по розсіянню α-частинок показали мінімальну відстань, на яку α-частинка може наблизитися до ядра. Це в свою чергу дало оцінку для розміру ядра ~10^-13 м. Також дані досліди дозволили визначити число Z, яке збігається з атомним номером елемента в таблиці Мендєлєєва. А оскільки атом нейтральний, то атомний номер Z також визначає число електронів в атомі. Ці результати і дозволили Резерфорду побудувати планетарну модель атома.