2. Образ природы в неклассическом естествознании: явление внешнего фотоэффекта.

Это явление испускания электронов поверхностью металла под действием света. Явление внешнего фотоэффекта открыто в 1887 г. Герцем, а детально исследовано Столетовым. Теория фотоэффекта на основе квантовых представлений создана Эйнштейном.

Я вление фотоэффекта получило широкое практическое применение. Приборы, в основе принципа действия которых лежит фотоэффект, называются фотоэлементами. Фотоэлементы, использующие внешний фотоэффект, преобразуют энергию излучения в электрическую лишь частично. Так как эффективность преобразования небольшая, то в качестве источников электроэнергии фотоэлементы не используют, но зато применяют их в различных схемах автоматики для управления электрическими цепями с помощью световых пучков.

Законы анещнего фотоэффекта.

1. Количество вылетевших электронов пропорционально интенсивности света.

2. Максимальная скорость v_max электронов зависит только от частоты света.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

3. Для каждого вещества существует минимальная частота vгр, ниже которой фотоэффект не наблюдался. Эта граничная частота наз-ся красной границей фотоэффекта.

Из условия e = А_вых:

3. Образ природы в неклассическом естествознании: гипотеза де Бройля. Соотношения неопределенностей.

Гипотеза де Бройля: Каждый микрообъект проявляет себя одновременно и как частица и как волна.

Джордж Томсон, английский физик, 1928 г. - дифракция при прохождении пучка электронов через тонкую золотую фольгу.

Формулы, связывающие параметры частицы и волны те же, что и для фотона:

Волны де Бройля характеризуют вероятность нахождения частицы вблизи рассматриваемой точки пространства.

Вероятностный, случайный характер поведения микрообъектов ограничивает применение по отношению к ним таких классических понятий, как импульс, энергия, координата.

Соотношения неопределеностей

В. Гейзенберг, немецкий физик (1901-1976 г.): «понятия обычного языка не подходят для описания строения атома».

Произведение неопределенности импульса на неопределенность координаты частицы по порядку величины не может быть меньше постоянной Планка

Произведение неопределенности полной энергии частицы на время ее пребывания в этом состоянии по порядку величины не может быть меньше постоянной Планка

Принцип дополнительности

Постоянная Планка – квант действия – величина, определяющая масштаб изменения квантующихся характеристик.

Две взаимоисключающие характеристики – энергетически-импульсная и пространственно-временная взаимно дополняют друг друга.

Принцип дополнительности Бора: всякое истинно глубокое явление природы требует для своего определения, по крайней мере, двух взаимоисключающих понятий.

4. Образ природы в неклассическом естествознании: квантовая механика. Уравнение Шредингера. Физический смысл волновой функции.

Эрвин Шрёдингер, австрийский физик (1887-1961г.) получил волновое уравнение для микрообъектов.

Стационарное уравнение Шредингера

Е – полная энергия частицы; U – потенциальная энергия;Y - волновая функция;

Физический смысл уравнения Шредингера и волновой функции

Квадрат модуля волновой функции |Y|² определяет вероятность нахождения частицы в элементе объема пространства dV:

• В отличие от динамических зависимостей классических теорий в квантовой механике используются статистические зависимости.

• Уравнение Шредингера описывает эволюцию системы.

• Уравнение имеет решение только при некоторых значениях энергии Е, т.е. энергия частицы квантуется.