- •6. Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •7. Разрешающая способность оптических приборов.
- •8.Понятие о голографии.
- •9.Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии.
- •10. Понятие о поляризации света, виды поляризации. Способы получения поляризационного света.
- •Способы получения поляризационного света.
- •Три закона внешнего фотоэффекта.
- •- Импульс фотона
- •Развитие представлений о строении атома. Модель атома Резерфорда-Бора.
- •15.Гипотеза и формула де Бройля. Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля.
Три закона внешнего фотоэффекта.
I. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности Ее катода).
II. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой n.
III. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота n0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.
А. Эйнштейн в 1905 г. показал, что явление фотоэффекта и его закономерности могут быть объяснены на основе предложенной им квантовой теории фотоэффекта. Согласно Эйнштейну, свет частотой n не только испускается, как это предполагал Планк (см. § 200), но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых e0=hn. Таким образом, распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью с распространения света в вакууме. Кванты электромагнитного излучения получили название фотонов.
По Эйнштейну, каждый квант поглощается только одним электроном. Поэтому число вырванных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света (I закон фотоэффекта). Безынерционность фотоэффекта объясняется тем, что передача энергии при столкновении фотона с электроном происходит почти мгновенно.
Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла (см. § 104) и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии mv2max/2. По закону сохранения энергии,
уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
Энергия фотона e0=hn. Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии
Фотон — элементарная частица, которая всегда (в любой среде!) движется со скоростью света с и имеет массу покоя, равную нулю.
- Импульс фотона
Эти формулы связывают корпускулярные характеристики фотона — массу, импульс и энергию — с волновой характеристикой света — его частотой n.
Если фотоны обладают импульсом, то свет, падающий на тело, должен оказывать на него давление. Согласно квантовой теории, давление света на поверхность обусловлено тем, что каждый фотон при соударении с поверхностью передает ей свой импульс.
Nhn=Ee есть энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, т. е. энергетическая освещенность поверхности, a Ee/c=w — объемная плотность энергии излучения.
Давление света на зеркальную поверхность вдвое больше, чем на зачерненную
Наиболее полно корпускулярные свойства света проявляются в эффекте Комптона. А. Комптон (1892—1962), исследуя в 1923 г. рассеяние монохроматического рентгеновского излучения веществами с легкими атомами (парафин, бор), обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также более длинноволновое излучение. Опыты показали, что разность Dl=l'–l не зависит от длины волны l падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния q:
(206.1)
где l' — длина волны рассеянного излучения, lС — комптоновская длина волны (при рассеянии фотона на электроне lС= 2,426 пм).
Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и g-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.