Билет № 16

1. Свободные электромагнитные колебания. Превращение энергии в колебательном контуре. Формула Томсона.

Замкнутую электрическую цепь, содержащую катушку индуктивности L и конденсатор С, называют колебательным контуром. Сообщим конденсатору электрический заряд. Тогда конденсатор начнет разряжаться на катушку. В катушке возникнет ток, порождающий магнитное поле. Это означает, что энергия электрического поля конденсатора W_э= превращается в энергию магнитного поля катушки W_м= . После того как сила тока в катушке достигнет максимального значения, а затем начинает убывать, вследствие самоиндукции магнитное поле катушки поддерживает убывающий в контуре ток и происходит перезарядка конденсатора. При этом энергия магнитного поля превращается в энергию электрического поля конденсатора. В следующий момент конденсатор вновь разряжается на катушку.

О днако теперь направление тока в контуре и направление магнитного поля меняются на противоположные. И снова в результате самоиндукции происходит перезарядка конденсатора. Далее все повторяется в прежнем порядке, т.е. в данном случае выполняются все условия колебательного процесса. Периодические

изменения электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки, в результате которых происходит взаимный обмен энергией между этими полями, представляют собой электромагнитные колебания в контуре.

Электромагнитные колебания, возникающие за счет однократно сообщенной контуру энергии при зарядке конденсатора, называют свободными.

Если контур идеальный т. е. электрическое сопротивление катушки равно нулю ( R=0), то колебания в контуре являются гармоническими и имеют вид:

I=q^'= -q_m·ω·sinωt =-I_msinωt, u= ωt =U_mcosωt, где ω² = , ω = или

T =2 , - период ( частота) электромагнитных колебаний в контуре

( эти формулы называют формулой Томсона).

2. Теория внешнего фотоэффекта.

Явления вырывания электронов с поверхности металла называется внешним фотоэффектом. Внешний фотоэффект открыл в 1887 г. Генрих Герц.

Классическая физика (электромагнитная волновая теория света) объяснить закономерности фотоэффекта не смогла. Квантовая точка зрения на природу света позволяет объяснить внешний фотоэффект. А.Эйнштейн, анализируя свойства электромагнитного излучения, пришел к выводу: сама электромагнитная волна состоит из отдельных порций –квантов или фотонов. Свет – это поток особых частиц. В монохроматическом свете все фотоны имеют одинаковую энергию =hν. Поглощение света состоит в том, что фотоны передают свою энергию атомам и молекулам, т.е. поглощение происходит прерывисто, отдельными порциями.

Электрон, поглотив фотон, увеличивает свою энергию на hν. Этой энергии может хватить на то, чтобы электрон преодолел потенциальный барьер на границе металл- вакуум (совершил работу выхода А = еU) и на то, чтобы электрон приобрел некоторую кинетическую энергию К= , т.е. hν=А+ - уравнение Эйнштейна.

Из этого уравнения = ; т.е. скорость фотоэлектронов зависит только от частоты падающего на электрод излучения ν и от природы вещества (от работы выхода А) (смотри 1-ый закон фотоэффекта)

Из уравнения следует, что фотоэффект возможен если hν А (смотри 2-ой закон фотоэффекта), отсюда А=hν_min= hc/λ_max, или ν_min= А/h, λ_max= hc/А – красная граница фотоэффекта.