Энергия фотона определяется его частотой ( ):

ф h ,

где

h

,

2

2

или длиной волны :

ф hc

Масса фотона:

W mc2

m

h h

(2.3)

c2

c2

c

В вакууме v = c

m

m0

m0

0

c2

1 v2

В среде

m0 0, а

m

m0

0

v c

1 v2

c2

Импульс фотона:

W c p2

m2c2

0

ф

h

h

pф

(2.4)

c

c

c

k 2

pф h

2

k

pф

k

(2.5)

Три корпускулярные характеристики фотона (энергия,

масса, импульс) связаны с его волновой характеристикой

(частотой).

2.3. Эффект Комптона

1923 г.

Д

А

Щ

К

И

1892 - 1962

Э

Эффект Комптона можно объясняется тем, что про-

цесс рассеяния представляет собой упругое столкнове-

ние рентгеновского фотона с почти свободными

электронами.

Фотон до столкновения:

ф ,

k

pф

Электрон до столкновения:

We m0c2 ,

pe 0

Фотон после столкновения:

ф ,

pф k

Электрон после столкновения:

We c

pe2 m02c2

Из законов сохранения энергии и импульса:

m c2

c

p2

m2c2

(2.6)

0

e

0

(2.7)

k pe k

Разделим (2.6) на с (ω/с = k)

p2

m2c2

k k

m c

(2.8)

e

0

0

Возведем (2.8) в квадрат

p

2

k

2

2

2 m c

k

k

(2.9)

k 2kk

e

0

Возведем (2.7) в квадрат

2

2

2

2

2

2

2kk cos

(2.10)

p

k k

k

k

e

Сравним (2.9) и (2.10)

m c

k k

kk 1 cos

(2.11)

0

Умножим (2.11) на

2

m0ckk

2

2

2 1 cos

(2.12)

k

k

m c

0

2

1 cos

(2.13)

k

C

C 2

- комптоновская длина волны

0,0243 A

m0c

2.4. Давление света.

Опыт П. Лебедева (1900 г.)

Зеркальный лепесток:

pф pф

pф

2 pф

Зачерненный лепесток:

pф pф

0 pф

F p

F1 2 pф

F2

pф

t

t

t

M F1

F2 l

2

dt

N

N I dS dt

(2.14)

ф

Коэффициент отражения ρ – часть фотонов,

отразившихся от площадки.

До соударения:

p N pф

После соударения:

p N pф

p N pф N pф 1 pф N

p

ф

F dt 1 pф N

ф

c

ф

I dS dt

I

F dt 1

c

ф

c 1 dS dt

dF

I

(2.15)

P dS c 1

2.5. Корпускулярно-волновой дуализм.

Волновые свойства

Корпускулярные свойства

- интерференция

- излучение ЭМ волн

- дифракция

- фотоэффект

- поляризация

- эффект Комптона

Чем меньше длина волны, тем сильнее проявляются

корпускулярные свойства и тем слабее – волновые.