31. Фотоэффект. Негізгі тәжірибиелі заңдылықтар және олардың тұжырымдамалары. Эйнштейн теңдеуі.

1887 жылы Г.Герц, әдетте жоғарғы кернеуде байқалатын ұшқынды разряд, егер терiс электродқа ультракүлгiн сәуле түсiрсе, төменгi кернеуде де бола бастайтынын байқады. Бiрақ ол оның себебiн түсiндiре алмады. Бұл құбылысты терең зерттеп түсiндiрген орыс ғалымы А.Г.Столетов болды. Ол өз тәжiрибелерiнде ультракүлгiн сәулелердiң әсерiнен катодтан терiс зарядтардың ұшып шығатынын анықтады. Бұл ұшып шыққан бөлшектердiң меншiктi зарядын өлшеу арқылы жүргiзiлген бұдан арғы зерттеулер олардың электрондар екенiн көрсеттi.

Осылай, қатты денелер немесе сұйықтардан жарықтың әсерiнен электрондардың ұшып шығу құбылысын сыртқы фотоэффект деп, ал ұшып шыққан электрондарды фотоэлектрондар деп атады.

Тәжiрибенiң негiзiнде фотоэффекттiң мынадай қарапайым үш заңы анықталды:

1. Фотоэлектрондардың максимальдi жылдамдығы түсiп тұрған жарықтың қарқындылығынан емес, оның жиiлiгiнен тәуелдi болады

2. Әрбiр затқа түсiп тұрған жарықтың жиiлiгi фотоэффекттiң қызыл шекарасы деп аталатын қандай да бiр жиiлiгiнен кем болса фотоэффект құбылысы байқалмайды.Фотоэффекттiң қызыл шекарасының мәнi электрон ұшып шығатын беттiң күйiмен және металлдың химиялық құрамымен анықталады.

3. Фотоэффект кезiнде уақыт бiрлiгiнде ұшып шығатын электрондардың саны ( басқа сөзбен айтқанда тiзбектегi қанығу фототогының мәнi ) түсетiн жарық қарқындылығына тура пропорционал.

Мұндағы, mv²/2 – металлдардан ұшып шыққан фотоэлектронның кинетикалық энергиясы, ал A_шығ - шығу жұмысы.

Бұл теңдеуден егер hν>Ашығ болса, онда электрон өз энергиясының бiразын шығу жұмысына жұмсап, металлдан ұшып шыға алатыны көрiнiп тұр. Ал егер электронның энергиясы шығу жұмысынан аз болса, онда ол металлдан тысқары шыға алмайды.

32. Фотон және оның қасиеттері. Фотондар қатысатын процесстердегі энергия және импульстің сақталу заңдары. Комптон эффектісі.

Комптон құбылысын тек кванттық теория бойынша түсіндіруге болады. Бұл теория бойынша рентген сәулелері дегеніміз - фотондардың ағыны болып табылады да, әрбір фотонның энергиясы және импульсы болады. Комптон құбылысын рентген фотондары мен заттағы еркін электрондардың соғылысу нәтижесі деп қарастырамыз. Шашырауды рентген фотондарының еркін электрондармен серпімді соғылысу процесі ретінде қарастыру арқылы Комптон эффектісінің барлық ерекшеліктерін түсіндіруге болады. Электрондардың атомдағы байланыс энергиясы фотонның электронға соғылысу кезінде бере алатын энергиясынан әлде қайда кіші,болатындықтан, атомдармен ең әлсіз байланысқан электрондарды еркін деп есептеуге болады.

Фотон еркін электронмен соқтығысқан кезде импульстер диаграммасын тұрғызғанда импульстың сақталу заңы ескерілген.

Осы заң және энергияның сақталу заңы:

Бөлшектердің импульсы, энергиясы және массасы бір-бірімен белгілі релятивтік формуламен байланысқан:

Фотондардың тыныштық массасы нөлге тең болғандықтан, фотондардың шашырағанға дейінгі және шашырағаннан кейінгі импульстары мынаған тең болады:

,

шамасы массасы бөлшектің Комптондық толқын ұзындығы деп аталады. Оның шамасы фотондарды шашырататын бөлшек массасына тәуелді. Электрондар үшін Комптондық толқын ұзындық болады. Ол рентген сәулесі толқын ұзындығынан едәуір кіші: