43. Корпускулярно-волновой дуализм.

В 1900г. Планк предположил, что эл.-магн. излуч-я (ЭМИ) имеют корп-ные св-ва. Он предложил Е=hν– эн-гия, кот.необх. для возбужд-я волны. Это противоречит классич. предст-ям (по Максвеллу: эл.-магн. поле – это волна). Планк предположил, что корпускулярные св-ва эл.-магн. волны (ЭМВ) проявл-ся только при поглощении или излучении. Корпускулярные характеристики фотона- масса и импульс –неразрывно связаны с волновой характеристикой света- частотой ν. Корпускулярные и волновые свойства света проявляются в разной мере в зависимости от характера и условий эксперимента. Так, в явлении фотоэффекта свет взаимодействует с веществом как поток дискретных частиц (фотонов), а при прохождении через отверстия в преградах он ведет себя как волна (дифракция). С увеличением частоты корпускулярные свойства фотонов проявляются все сильнее.

В 1905г. Эйнштейн при объяснении з-нов фотоэф-та выдвинул гипотезу, что ЭМВ – это поток корпускул, кажд. из кот.имеет эн-гию hν. Фотоэф-т – вырывание эл-нов под действием ЭМИ. Он бывает внутренним и внешним. Внутр-й – электроны отрыв-ся от атомов, но не покидают вещ-ва. Внеш-й – под дейст-м ЭМИ эл-ны покидают вещ-во. Осн. з-ны фотоэф-та: 1) сущ-ет граничная частота света ν_гр, ниже кот.для дан. металла фотоэф-т не наблюд-ся. Эту граничную частоту наз-ют красной границей фотоэф-та. 2) Электрон покидает пов-ть металла с эн-гиями от 0 до max. 0≤Т≤½mυ²_max. Макс-я эн-гия не зависит от плотности светового потока, а зависит линейно от ч-ты. 3) при фиксир-й частоте излуч-я число эл-нов, выбитых из пов-ти металла в ед. врем.прямо проп-но плот-ти свет-го потока. 4) время запаздывания фотоэф-та меньше 10^-9с. Классич. теория не может объяснить з-ныфотоэф-та. Согл-но этой теории вырывание эл-нов проводимости из металла явл-ся рез-том их «раскачивания» в ЭМП (электро-магнитном поле) свет-й волны, кот.должно усилив-ся при увелич-и инт-ти света. Лишь квантовая теория света позволила упешно объяснить з-ны фотоэф-та. Эйнштейн предположил, что свет и излуч-ся, и поглощ-ся в виде отдельных дискретных квантов ЭМИ – фотонов с эн-гией hw. При внеш. фотоэф-те эл-н, поглощая фотон, получ. его эн-гию hν. Для выхода из металла эл-н должен совершить раб.выходаА. Ур-е Эйнштейна (з-н сохр-я эн-гии для фотоэф-та) hν=А+Е_max, Е_max= mυ²_max/2. => 2-й з-н фотоэф-та: mυ²_max/2= hν-А, т.е. υ²_max=f(ν). Если Е_max=0, то hν=А, => сущ-е красн. границы фотоэф-та (1-й з-н). 3-й з-н: плот-ть свет-го потока тем выше, чем больше фотонов проходит ч-з един-ю площадку в ед. времени. 4-й з-н: как только появл-ся фотон, то должен появ-ся сразу же и выбитый эл-н. Волн-е св-ва: Ē=Е₀·е^-ⁱ⁽^wt^-^kr⁾– плоская волна, ν– частота, k – волн-й вектор. Напр-е волны совпод. с напр-ем волн-го в-ра k, k=2π/λ. Корпускулярная ЭМВ – это поток ч-ц, эн-гия каждой ε= ћν, импульс р=ε/с= ћν/с=ћ2πν/с=ћ2π/сТ=ћ2π/λ. р=ћk. Для любой ч-цы имеют волн-ю ф-цию , , е₀ν=р²/2m. dW/dV=│ψ│²; - усл-е нормировки.

44. Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Уравнение Эйнштейна.

Электрические явления, происходящие в веществе под действием поглощения электромагнитного излучения (света) называются фотоэлектрическими (фотоэффектом). Различают:1)внешний фотоэффект (состоит в вырывании электронов с поверхности металла в вакууме). 2)фотоэффект запирающего слоя или вентильный фотоэффект (отличается от внешнего тем, что вырванные под действием света фотоэлектроны проходят сквозь тонкий запирающий слой и заряжают находящуюся на нем металлическую пластинку). 3)внутренний фотоэффект-фотопроводимость (возникает в полупроводниках под действием света и заключается в изменении концентрации носителей электрического тока (электронов и дырок).

Явление фотоэффекта впервые было открыто в 1887 немецким физиком Герцем и детально исследовано в 1888 русским физиком Столетовым.Столетов сформулировал следующие законы фотоэффекта:

1.сила фототока насыщения прямо пропорциональна падающему световому потоку , -коэффициент чувствительности облучаемой поверхности, зависящий от природы и состояния этой поверхности, а также от длины падающего световой волны.

2.Начальная максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит прямо пропорционально от частоты света и не зависит от его интенсивности

3.Фотоэффект не возникает, если частота падающего света меньше некоторой характерной для каждого металла величины , называемой красной границей фотоэффекта. Фотоэффект наблюдается, если > .

Данные законы теоретически были объяснены в 1905 году Эйнштейном на основании квантовых представлений выдвинутых Планком. Планк считал, что атомы излучают электромагнитную энергию не непрерывно, а порциями – квантами.

-наименьшая порция энергии, h-постоянная Планка, h=6,63*10^-34Дж*с. .