8. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Поглощая квант света, электрон приобретает энергию hν.

При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода.

А_выхода – работа выхода, это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла.

Максимальная энергия электронов после вылета (если нет других потерь) имеет вид:

или , уравнение Эйнштейна

Уравнение Эйнштейна объединяет все законы внешнего фотоэффекта. Так V_max зависит только от частоты света  и работы выхода.

Внешний фотоэффект возможен лишь при условии . Красная граница фотоэффекта зависит только от величины работы выхода электрона, т.е. от химической природы металла и состояния его поверхности.

или ,

9. Внутренний фотоэффект.

Внутренний фотоэффект наблюдается в полупроводниках и диэлектриках.

При облучении полупроводников в нем происходит генерация свободных носителей электрических зарядов, появление в нем электронов и дырок.

Так как работа ионизации в полупроводниках сравнительно невелика, то внутренний фотоэффект можно вызывать более длинно - волновым излучением, чем внешний. Дополнительная проводимость полупроводника обусловленная облучением, называется фотопроводимостью.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется фотоэлектрическим эффектом?

2. Сформулируйте законы фотоэффекта.

3. Запишите уравнение Эйнштейна, которое объединяет все законы внешнего фотоэффекта.

4. От чего зависит красная граница фотоэффекта?

5. Чем отличаются внешний и внутренний фотоэффекты?

6. Сформулируйте законы фотоэффекта.

7. При каком условии возможен внешний фотоэффект?

8. Чему равна красная граница фотоэффекта?

Тема: Квантовые свойства света. Понятие о корпускулярно волновой природе света.

1. Эффект Комптона (работа с учебником).

В фотоэффекте фотон «поглощается» электроном проводимости металла и отдает ему свою энергию. Однако возможно и такое взаимодействие фотона с электроном, при котором существование фотона не прекращается, т.е. происходит рассеяние фотона на электроне и лишь часть его энергии передается электрону. Так как при рассеянии фотона на электроне энергия фотона уменьшается, то следовательно, должна измениться его длина волны (при уменьшении энергии фотона длина волны его увеличивается).

Изменение длины волны или частоты фотонов при их рассеянии электронами или нуклонами называется эффектом Комптона.

2. Давление света. Опыты Лебедева по измерению давления света (работа с учебником).

Давление света обусловлено тем, что фотоны обладают импульсом , где с – скорость света, и передают его телу при отражении и поглощении.

Установка Лебедева состояла из легкого стержня, подвешенного в вакууме на тонкой нити. По краям стержня были закреплены две тонких пластинки – одна отражающая, другая поглощающая. Освещая пластинки и измеряя закручивание нити, он вычислял световое давление (При отражении фотона переданный импульс в два раза больше, чем при поглощении).

3. Понятие о корпускулярно-волновой природе света.

Материя бесконечно разнообразна в своих проявлениях.

Анализируя всю совокупность известных нам свойств света, можно сделать вывод: свет одновременно обладает волновыми и квантовыми свойствами.

При этом в одних явлениях в большей степени проявляются волновые свойства, а в других квантовые.

Фотон одновременно является и частицей и волной. Математически это выражается формулой Планка . Когда длина волны велика, то соответствующей ей квант настолько мал, что его невозможно обнаружить на опыте. По мере уменьшения длины волны излучения его волновые свойства постепенно ослабевают, а квантовые наоборот усиливаются и становятся преобладающими, особенно в диапазоне рентгеновского и гамма-излучений.

В определенном интервале частот (длин волн) волновые и квантовые свойства излучения проявляются в одинаковой мере, и на опыте мы наблюдаем их единство, поражающее наше воображение. Дуализм присущ не только свету (фотону), но всему микромиру.

1Дж = 6,24*10¹⁸эВ

1эВ = 1,6*10^-19Дж

m_е= 9,1*10^-31кг

е = 1,6*10^-19Кл

Вопросы для самопроверки:

1. Что называют эффектом Комптона?

2. Чем обусловлено давление света?

3. Как Лебедев измерил давление света?

4. В чем заключается двойственная природа света?

5. Чем является фотон? Частицей или волной?

6. От чего зависит, является ли фотон частицей или волной?

Тема: Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Закономерности в атомных спектрах. Явление люминесценции. Квантовые генераторы. Лазеры.

Постулаты Бора являются основой научного объяснения дискретных энергетических уровней атомов и, следовательно, являются основой квантовой теории планетарного атома, разработанного Н. Бором.

Гипотеза о том, что все вещества состоят из большого числа атомов, зародилась свыше 2 тыс. лет тому назад. Сторонники атомистической теории рассматривали атом как мельчайшею неделимую частицу и считали, что все многообразие мира есть не что иное, как сочетание неизменных частиц-атомов.

Далее Менделеев говорил, что атомы простых тел есть ложные вещества.

Кирхгоф и Бунзен обнаружили, что каждому химическому элементу соответствует характерный, присущий лишь этому элементу набор спектральных линий в спектрах испускания и поглощения, а это означало, что свет испускается и поглощается отдельными атомами, а атом в свою очередь, представляет собой сложную систему, способную взаимодействовать с электромагнитным полем.

Томсон предложил первую модель атома в виде положительно заряженного шарика радиусом порядка 10^-10 м, в который вкраплены отдельные электроны, нейтрализующие положительный заряд.