6.3 Квантовая гипотеза Планка, формула Планка.

Квантовая гипотеза Планка состояла в том, что для элементарных частиц, любая энергия поглощается или испускается только дискретными порциями. Эти порции состоят из целого числа квантов с энергией   таких, что эта энергия пропорциональна частоте ν с коэффициентом пропорциональности, определённым по формуле:

где h — постоянная Планка, и  .

7.1 Фотоны. Энергия и импульс фотона

Фотон – частица, не обладающая массой покоя. Она может существовать, только двигаясь со скоростью света c. Электрический заряд фотона также равен нулю.

Энергия фотона ,где -постоянная Планка, -длина волны света, -частота

Импульс фотона , где - масса фотона,

7.2 Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна и объяснение на ее основе законов фотоэффекта.

Фотоэффект — это испускание электронов вещества под действием. Выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

1-вый закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.

2-ой закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν0 (или максимальная длина волны λ0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν0, то фотоэффект уже не происходит.

Согласно формуле Эйнштейна, электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов (фотонов) с энергией hν каждый, где h — постоянная Планка. При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: hν = Aвых + , где — максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла.

7.3 Эффект Комптона.

Эффект Комптона (Комптон-эффект) — рассеяние электромагнитного излучения на свободном электроне, сопровождающееся уменьшением частоты излучения. В этом процессе электромагнитное излучение ведёт себя как поток отдельных частиц – корпускул (которыми в данном случае являются кванты электромагнитного поля - фотоны), что доказывает двойственную – корпускулярно-волновую – природу электромагнитного излучения. С точки зрения классической электродинамики рассеяние излучения с изменением частоты невозможно

7.4 Гипотеза де Бройля. Опыты Девиссона-Джермера. Дифракция электронов.

Гипотеза де Бройля: каждая материальная частица обладает волновыми свойствами, причем соотношения, связывающие волновые и корпускулярные характеристики частицы остаются такими же, как и в случае электромагнитного излучения. Таким образом, если частица имеет энергию E и импульс p, то с ней связана волна, частота которой ν = E / h и длина волны λ = h / p.

Опыты Дэвиссона–Джермера. Экспериментальное подтверждении формулы де Бройля. Они исследовали рассеяние узкого пучка электронов одинаковой скорости, падающих на поверхность металлического кристалла – монокристалла никеля (кубическая система), ошлифованного таким образом: куб и один угол срезан. Исследуя распределение электронов, рассеянных от атомных плоскостей кристалла, при изменении напряжения электронов U они обнаружили регулярные максимумы тока, измеренного детектором. Когда данные пики были интерпретированы на основе дифракционной картины, оказалось, что длина волны дифрагирующего электрона совпадает с предсказанной де Бройлем.

Дифракция электронов — процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет свойства, аналогичные свойствам волны.