Итоги лекции n 3

1. Фотоэффект - это испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

2. Экспериментальные исследования фотоэффекта, приведенного в 1900-1904 гг., показали, что

1) энергия вылетевших из фотокатода электронов не зависит от интенсивности света;

2) эта энергия прямо пропорциональна частоте v света, освещающего фотокатод.

3. Проблема фотоэффекта состояла в том, что теоретические предсказания, сделанные для фотоэффекта на основе электродинамики Максвелла, противоречили результатам опытов. Теория Максвелла предсказывала, что энергия, передаваемая световой волной электрону, должна быть пропорциональна интенсивности света. Кроме того, в классической электродинамике нет никаких объяснений прямой пропорциональности кинетической энергии электронов  (mv²_max)/2  частоте света v.

4. Проблема фотоэффекта была разрешена в 1905 г. А. Эйнштейном, который предположил, что свет состоит из потока фотонов с энергией (см. (3.2)):

.

5. Применив к процессу поглощения фотона закон сохранения энергии,  Эйнштейн получил следующее уравнение для фотоэффекта (см. (3.3)):

здесь А - работа выхода электрона из вещества,  m - масса электрона, v_max -  его скорость в момент вылета из фотокатода.

6. Из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта следует, что, если энергия фототока hv меньше работы выхода А, то фотоэффект невозможен. Граничная частота называется красной границей фотоэффекта и определяется равенством (см. (3.5)):

Лекция n 4 Боровская теория атома водорода Спектр излучения атома водорода в теории Бора § 1. Боровская теория атома водорода

 

Атом водорода - простейший из всех атомов. Его ядро - элементарная частица протон. Масса протона в 1836 раз больше массы электрона, вследствие этого ядро в первом приближении можно считать неподвижным и рассматривать только движение электрона (см. рис. 4.1).

Рис. 4.1.

Заряд протона равен e, он положительный и равен по абсолютной величине заряду электрона, поэтому между ядром и электроном действует кулоновская сила притяжения.

здесь e = 1,6·10^-19 Кл - элементарный заряд.

По второму закону Ньютона (см. Ч. 1, (4.4)):

При равномерном движении по окружности радиуса r нормальное ускорение электрона:

После подстановки этого выражения во второй закон Ньютона получим уравнение движения электрона:

Из этого уравнения не следует никаких ограничений на r - радиус орбиты электрона. Так появилась проблема размера атома:  классическая механика позволяла     атому    иметь    любой     размер, опыт же показывал, что величина R ~ 10^-10 м.

 Кроме этой проблемы здесь существовала упомянутая в лекции N 1 (см. конец §1) проблема стабильности атома: в классической теории ускоренно движущийся электрон должен непрерывно излучать энергию, в результате чего электрон в атоме очень скоро, за время ~10^-8 с упадет на ядро.

Проблемы эти были разрешены Н. Бором на основе двух сформулированных им постулатов, дополненных условием стационарности состояния атома. Вот эти постулаты.