Практичне заняття

“ Розв’язування задач на квантові властивості світла”

Мета заняття. Вчити застосовувати знання студентів про квантові властивості світла при розв’язуванні задач. Застосовувати закони теплового випромінювання, фотоелектричного ефекту, ефекту Комптона при розв’язуванні задач. З’ясувати важливість застосування набутих знань у житті і в техніці. Вміти встановлювати зв’язки між фізичними величинами, розпізнавати кількісні та якісні характеристики явищ, що характеризують квантові властивості світла.

НЕОБХІДНО ЗРОЗУМІТИ:

1. Світло – це складний матеріальний об’єкт, який в одних умовах виявляє властивості електромагнітної хвилі, а в інших – потоку квантів світла.

2. Теплове випромінювання, явище фотоелектричного ефекту, тиск світла, ефект Комптона, суцільне рентгенівське випромінювання підтверджують квантові властивості світла.

3. Квантову гіпотезу сформулював М. Планк: Енергія кванта світла ______.

4. А. Ейнштейн розвинув гіпотезу Планка, створивши квантову теорію фотоефекту.

5. Ефект Комптона – це суто квантове явище, під час якого виконуються закони збереження імпульсу та енергії.

6.В області невеликих частот, або довгих хвиль, квантові властивості світла виявляються слабо і ви­сновок класичної теорії світла про незмінність довжини хвилі (або частоти) при розсіюванні світла в ка­ламутному середовищі правильний. Однак в області великих частот, або коротких хвиль, квантові вла­стивості світла стають визначальними.

ТРЕБА ВМІТИ:

1. Пояснити закони теплового випромінювання.

2.. Пояснити з квантової точки зору існування червоної межі фотоефекту.

3. Визначати характеристики фотона.

4. Пояснити зміну довжини хвилі під час ефекту Компсона.

5. Пояснити утворення суцільного рентгенівського випромінювання.

ТЕОРЕТИЧНІ ДАНІ:

Теплове випромінювання

ТЕПЛОВЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ — це випромінювання електромагнітних хвиль твердими або рідкими нагрітими тілами, яке є наслідком хаотичного теплового руху частинок тіла і відбувається за рахунок його внутрішньої енергії.

Теплове випромінювання існує при будь-якій температурі. При низьких температурах випроміню­ються інфрачервоні хвилі, а з підвищенням температури тіла випромінюють видиме біле світло. Спектр випромінювання нагрітих тіл називається суцільним. Дослід показує, що теплове випромінювання рівноважне.

Рівноважний стан характеризується тим, що кожному мікропроцесу, який відбувається в системі, з тією самою імовірністю відповідає мікропроцес, який відбувається в зворотному напрямі. Рівноважний характер теплового випромінювання можна продемонструвати на такому прикладі. Нехай маємо порож­нину з непрозорими стінками, температура яких підтримується сталою. Частинки стінок порожнини ви­пускають випромінювання, яке її заповнює. Під час падіння на стінки порожнини випромінювання част­ково відбивається, частково поглинається. Із часом унаслідок цих процесів у порожнині встановиться такий стан випромінювання, при якому в довільному проміжку часу кількість випромінюваної енергії для кожної довжини хвилі дорівнює кількості поглинутої енергії.