49. Зовнішній фотоефект. Закони зовнішнього фотоефекту та їх пояснення на основі квантової теорії свілта.

Зовнішній фотоефект – це явище виривання електронів речовини під дією світла.

1887р. відкрив Г.Герц

Використовуючи вакуумний балон, Столєтов дослідив залежність від напруги між електродами і умов освітленості фотона.

І закон фотоефекту:

Сила фотоструму насичення прямо пропорційний потужності падаючого випромінювання.

ІІ закон фотоефекту:

Максимальна кінетична енергія фотоелектрона лінійно зростає із збільшенням частоти і не залежить від потужності падаючого випромінювання.

ІІІ закон фотоефекту:

Фотоефект не відбувається якщо частинка світла менша за певне значення визначене для даної речовини.

Застосування: фотоелемент; фотореле.

50. Внутрішній фотоефект та його особливості. Прилади внутрішнього фотоефекту та їх застосування у техніці.

Внутрішній фотоефект спостерігається в напівпровідниках і діелектриках. Він полягає в тому, що при опроміненні напівпровідника чи діелектрика в них збільшується концентрація вільних носіїв зарядів, отже, підвищується провідність.

Відмінність:

При внутрішньому фотоефекті електрони залишаються в середині речовини, а при зовнішньому – виривається з речовини.

Застосування:

Фоторезистори, фотоелементи (сонячні батареї), звукове кіно, фотореле, люксметри, астрокомпас.

51. Результати та значення дослідів п.М.Лєбєдєва. Теплова дія світла.

Тиск світла може бути пояснений як хвильовими так і квантовими властивостями світла.

Хвильовими:

За електродинамікою Максвела, тиск світла виникає внаслідок дії сили Лоренца на електрони середовища, що коливаються під дією електричного поля електромагнітної хвилі.

У яс карий сонячний день на поверхні (S = 1 м (квадратний)) діє сила, яка = 4 х 10 (в мінус 8) Н (ньютона). Вперше тиск світла виміряв російський фізик П.М.Лєбєдєв у 1900р.

Квантова пояснює причину світлового тиску тим, що на опромінену поверхню діють удари потоку фотонів.

Теплову дію світла можна побачити сфокусувавши сонячні промені лінзою на папері або дерев*яній поверхні, де з*явиться обвуглена пляма. Концентрація енергетичного випромінювання в промені потужного лазера настільки велика, що у сфокусованому промені випаровуються самі тугоплавкі матеріали. Таким чином утворюють тонкі утвори, навіть у таких твердих матеріалах як алмаз. Роль теплової дії світла в земному явищі дуже велика. Сонячні промені приносять на Землю щосекунди 1370 Дж енергії на 1 м (квадратний) поперечного перерізу Землі. Ця величина називається сонячною сталою.

53. Досліди та явища, що суперечать класичній механіці. Постулати Ейнштейна. Перетворення Лоренца. Висновки перетворень Лоренца.

Розглядаючи механічні явища з різних систем відліку, Г.Галілей дійшов висновку, що в Будь-яких рухомих одна відносно одної інерціальних системах відліку всі механічні явища відбуваються однаково за однакових початкових умов. Математична форма законів класичної механіки однакова в усіх інерціальних системах відліку. Дослідні дані говорять про те, що принцип відносності поширюється на всі явища: механічні, електромагнітні і оптичні процеси протікають однаково у всіх інерціальних системах відліку. Але рівність електродинаміки Максвела при переході з однієї інерціальної системи в іншу, на відміну від рівнянь динаміки Ньютона, не є інваріантними відносно перетворень Галілея. Перетворення Галілея не задовольняють принципи відносності у відношенні електродинаміки і оптики. Наприклад, згідно з рівнянням Максвела, швидкість поширення електромагнітних хвиль, зокрема світла в вакуумі однакова в усіх напрямках і = 3 х 10 (в 8) метрів на секунду. Але, з іншого боку, у відповідності з класичним законом перетворення швидкостей, що слідує з перетворень Галілея, швидкість світла може бути рівною тільки в одній інерціальній системі відліку. Наприклад, якщо в системі К швидкість світла с, то в системі К1 в додатному напрямі х1 швидкість світла повинна бути рівною с - v, а у від*ємному c + v.

Досліди Майкельсона, де порівнювальна швидкість світла в напрямі руху Землі та перпендикулярна напрямі за допомогою інтерферометра не виявили руху Землі відносно ефіру – суперечність класичній механіці.

Постулати Ейнштейна.

Факт постійної швидкості світла в різних системах відліку суперечить класичному закону додавання швидкостей. Вихід з цієї суперечності знайшов А. Ейнштейн 1905р. шляхом створення теорії, яку назвали спеціальною теорією відносності (СТВ).

Постулати:

1. принцип відносності – будь-які фізичні процеси відбуваються однаково в різних інерціальних системах відліку.

2. Принцип постійної швидкості світла – швидкість світла у вакуумі однавока в усіх інерціальних системах відліку і не залежить від швидкості руху джерела і спостерігача.

Перетворення Лоренца.

Якщо швидкість руху однієї інерціальної системи відліку мала порівняно із швидкістю світла с, то перетворення Лоренца переходять в перетворення Галілея. Релятивістська механіка( механіка великих швидкостей, що наближена до швидкості світла) не відміняє класичної механіки, вона включає в себе класичну механіку Ньютона як граничний випадок, коли ми маємо справу з швидкістю рухів, що набагато менші швидкості світла.