Корпускулярно-волновой дуализм

Две теории:
Ньютона	Гюйгенса
Свет – корпускулы.	Свет – волна.
Прямолинейное распространение света.	Пересекаясь, волны не взаимодействуют
	Преломление, интерференция, дифракция.

Конец XIX в.: фотоэффект и эффект Комптоиа подтвердили теорию Ньютона, а явления дифракции, интерференции света подтвердили теорию Гюйгенса.

Таким образом, многие физики в начале XX в. пришли к выводу, что свет обладает двумя свойствами:

1. При распространении он проявляет волновые свойства.

2. При взаимодействии с веществом проявляеткорпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам.

Подтверждается закон диалектики – закон природы: количество переходит в качество. Чем больше ν, тем ярче выражены квантовые свойства света и менее – волновые.

Итак, всякому излучению присущи одновременно волновые и квантовые свойства. Поэтому то, как проявляет себя фотон – как волна или как частица,– зависит от характера проводимого над ним исследования.

ОК-29

Фотоэлементы и их применение

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами.

Внешний фотоэффект

Испускание электронов с поверхности металлов под действием света.

А – анод; К – катод светочувствительный; О – окошко для доступа света.

Достоинства фотоэлемента: безынерциальность, фоготок I пропорционален световому потоку Ф.

Недостатки фотоэлемента: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, не используется в цепях переменного тока.

Применение в технике

1. Кино: воспроизведение звука.

2. Фототелеграф, фототелефон.

3. Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности.

4. Управление производствен­ными процессами.

Ф – фотоэлемент; У – усилитель; Р – электромагнитное реле; К–катушка; Я – якорь.

Внутренний фотоэффект

Изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.

Фоторезистор– устройство, сопротивление которого зависит от освещенности.

Используется при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока

Вентильный фотоэффект

Возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников.

Используется в солнечныхбатареях, которые имеют КПД 12–16% и применяются в искусственных спутниках Земли, при получении энергии в пустыне

Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии hν полупроводником освобождается дополнительная пара носиюлей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырка – в сторону полупроводников р-типа, а электрон – в сторону полупроводников n-типа.

В результате образуется в полупроводнике n-гипа избыток свободных электронов, а в полупроводнике р-типа – избыток дырок. Возникает разность потенциалов.

Давление света

В 1873 г. Дж. Максвелл, исходя из представлении об электромагнитной природе свеча, пришел к выводу: свет должен оказывать давление на препятствие.

Квантовая теории свеча объясняет световое давление как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества. Пусть на поверхность абсолютно черного тела площадьюSперпендикулярно к ней ежесекундно падаетNфотонов:. Каждый фотон обладает импульсом.

Полный импульс, получаемый поверхностью тела, равен .

Световое давление:.

Это давление оказалось ~4∙10−6 Па.

Предсказание Дж.Максвеллом существования светового давления было экспериментально подтверждено П.Н.Лебедевым, который в 1900 г. измерил давление света на твердые тела, используя чувствительные крутильные весы. Теория и эксперимент совпали.

Опыты П. Н. Лебедева – экспериментальное доказательство факта: фотоны обладают импульсом.

Химическое действие света

Под действием света могут происходить следующие процессы: присоединение атомов к молекулам, диссоциация, фотохимическая реакция, реакция синтеза.

Фотосинтез – процесс образования углеводов под действием света с выделением кислорода растениями и некоторыми микроорганизмами. Обеспечивает круговорот кислорода в природе.

Фотохимическая реакция разложения бромистого серебра AgBr составляет основу фотографии.

Процесс получения фотографии

Процесс получения фотоснимка состоит из четырех операций: фотосъемки, проявления фотопленки, ее закрепления (фиксирования) и фотопечати.

Фотосъемка – получение действительного изображения объекта в светочувствительном слое (эмульсия) фотопленки.

Фотоэмульсия: желатин, мелкие зерна AgBr. Квант энергии hν отрывает электроны от некоторых ионов брома, которые захватываются ионами серебра. В зернах AgBr образуются нейтральные атомы, количество которых пропорционально освещенности пленки. Эти атомы образуют скрытое изображение объекта съемки.

Проявление фотопленки: проявитель гидрохинон или метон восстанавливает бромистое серебро в свободное металлическое серебро.

В процессе закрепления в растворе тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ происходит удаление из фотослоя всех светочувствительпых черен солей серебра, не \/гпевших разложиться. Закрепление завершается промывкой пленки в воде.

Фотопечать– перенос изображения с фотопленки на светочувствительную фотобумагу.

Негативное изображение с фотопленки проецируют на фотобумагу, где образуется скрытое позитивное изображение. Затем эту фотобумагу с изображением проявляют, фиксируют, промывают, сушат и получают фотографию объекта.