- •Интерференция световых волн. Условия минимума и максимума освещенности.
- •Методы получения интерференционных картин.
- •Временная и пространственная когерентность.
- •Интерференция в тонких пленках. Два вида интерференции в тонких пленках. Кольца Ньютона.
- •Интерференция света в тонких плёнках
- •2 Вида интерф. Картин в тонких пленках
- •Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля.
- •Метод зон Френеля.
- •Дифракция Френеля на простейших преградах.
- •Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •Дифракционные приборы.
- •Разрешающая способность оптических приборов [r]
- •Дифракция на многомерных структурах. (Фраунгофера)
- •Поляризация света. Поляризаторы и анализаторы. Закон Малюса. Степень поляризации.
- •Поляризация при отражении и преломлении света на поверхности диэлектрика. Закон Брюстера.
- •Оптически анизотропные вещества. Двойное лучепреломление. Эффекты Керра и Коттона-Мутона
- •Вращение плоскости поляризации
- •Тепловое излучение, его свойства и характеристики
- •Законы теплового излучения.
- •Формула Релея – Джинса. «Ультрафиолетовая катастрофа»
- •Формула Планка и ее анализ. Пирометрия.
- •Внешний фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта.(свет, а не фото)
- •Эксперимент. Установка
- •Фотонная теория света. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
- •Внутренний фотоэффект. Вентильный фотоэффект.
- •Эффект Комптона.
- •Давление света и его объяснение.
- •Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода. Спектральные серии.
- •Теория водородоподобных атомов. Затруднения теории.
- •28. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц и его опытное обоснование. Волновая функция микрочастицы и ее свойства.
- •Основные идеи квантовой механики. Соотношение неопределенностей.
- •Временное и стационарное уравнения Шредингера и их решения.
- •Микрочастица в бесконечно глубокой потенциальной яме и ее волновая функция.
- •Микрочастица в потенциальной яме конечной глубины. Туннельный эффект.
- •Атом водорода в квантовой механике.
- •Квантовые числа (главное, орбитальное и магнитное) и их смысл. Вырожденные состояния. S-, p-, d-, f-, … - состояния электрона в атоме. Электронные облака.
- •35. Эффекты Зеемана и Штарка. Мультиплетность энергетических уровней. Опыты Штерна-Герлаха. Спин электрона. Магнитное спиновое число.
- •Рентгеновское излучение. Тормозные и характеристические рентгеновские спектры.
- •Строение и свойства атомного ядра. Капельная и оболочечная модели ядра. Ядерные реакции. Закономерности протекания ядерных реакций
- •38.Радиоактивность. Виды радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества
- •39. Элементарные частицы и античастицы. Их классификация. Понятие о кварковой структуре адронов.
Фотонная теория света. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Фотон - квант света
Wф=hν=hc/λ
свойства:
Фотон движется со скоростью света
масса покоя фотона равна 0
масса фотона mф=W/c2=hν/c2=h/cλ
импульс фотона рф= mфс= h/λ
Фотоэффект по Эйнштейну
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта – закон сохранения энергии
hν=Авых+Wmax
Чем больше фотонов, тем больше фототок
Wmax=еUз зависят от λ и не зависит от интенсивности
hνк=Авых, следовательно, νк=Авых/h условие красной границы
Если hc/ λАвых, то фотоэф. не осуществляется
ν=с/λ
Внутренний фотоэффект. Вентильный фотоэффект.
существует только в диэлектриках и полупроводниках
приводит к 2 явлениям:
1)фотопроводимость (уменьш.сопротивления под действие света)
2) вентильный фотоэффект (изменение концентрации е в месте контакта 2 тел под действием света – возникает фото ЭДС)
Применение фотоэффекта: фотосопротивление, фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, солнечные батареи
Цели: преобразование свет.энергии в электричестве, в автоматике, в звуковом кино, телевидение, регистрация и изменение свет.потоков.
Низкий КПД, до 10%
Эффект Комптона.
Особенности: в легкоуглевод. соединениях,энергии связи внешних е, в атомах низкой энергии, рентгеновское излучение
hс/λ+m0c2= hс/λ’+mc2
mc=m0c+h(1/ λ-1/ λ’)
m2c2= m02c2+2m0ch(1/ λ-1/ λ’)+h2(1/ λ2-1/ λλ’+1/ λ’2) - 1
из ЗСИ
m2V2=h2/ λ2+ h2/ λ2-2h2/ λ λ’2*cosθ -2
m2c2- m2V2= m2(c2-V2)= m02(c2-V2)/(1-V2/c2)=m02(c2-V2)c/(c2-V2)= m02c2 - 3
(1)-(2)*(3)
m02c02= m02c02+2m0ch(1/ λ-1/ λ’)+h2(1/ λ2-1/ λλ’+1/ λ’2)-h2/ λ2- h2/λ’2+2h2/ λ λ’*cosθ
m0c(1/ λ-1/ λ’)=h/λλ’(1-cosθ) или ∆λ= λ’-λ=h/m0c(1-cosθ)= λc(1-cosθ) – комптоновское смещение длины волны
где λc=h/moc=2,426 пм - комптоновская длина волны
Вывод: не зависит от в-ва ∆λ; док-во сущ. у фотона импульса, т.е. сущ. самого фотона
Давление света и его объяснение.
Лебедев П.Н. провел опыт
p=F/S
F=∆p/∆t=∆pимппогл-∆pимпотр /∆t=(1-ρ)hνN/c +2 ρhνN/c
p=w(1+ρ)/cS∆t=Ф(1+ρ)/cS= Ee/c *(1+ρ)=W(1+ρ)/Sl= w(1+ρ)
p=w(1+ρ)=Ee/c *(1+ρ) – давление света
Ee – облуч. поверзность, ρ – коэф. отражения
w=W/V – объемная плотность энергии света
Вывод: фотонная теория для p дает тот же результат, что и волновая; Свет имеет двойственную природу (волновые, корпускулярные св-ва); в давлении света проявляется и те, и другие св-ва; свету присущ корпускулярно-волновой дуализм!
Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода. Спектральные серии.
Постулаты Бора
Атом может нах. только в особых стационарных состояниях, в кот. он не излучает энергии
mVr=nћ – правила квантов эл.состояний
n=1, 2 ,3… - гл. квант. число (номер электр. орбиты)
При переходе атома их одного стац. состояния в другое поглощается или выделяется квант энергии
hν=Em-En
rn= rn2 =an2 – радиус n-ой орбиты
r1=а=53,1 пм – радиус 1 боровской орбиты
Vn=nћ/mrn=(e2/4πε0ћ)*(1/n)=V1/n – cкорость е на n-ой орбите
V1=2,18*106 м/с
Еп=Wk+Wp=Е1/n2; Е1=-13,6 эВ – энергия е на 1ой орбите
Энергетический спектр атома зависит от его структуры, а число электронов, обладающих данной энергией, называется населенностью уровня. Система энергетических уровней составляет энергетический спектр атома; нижний уровень с минимальной энергией называется основным, а остальные - возбужденными. Энергетический спектр атома зависит от его структуры, а число электронов, обладающих данной энергией, называется населенностью уровня. Паули впервые определил энергетический спектр атома водорода ( получив, таким образом, формулу Бальмера). Наряду с качественным отличием энергетического спектра атома от кристалла имеется и определенное соответствие в свойствах частицы и континиума. В самом деле, в атоме имеются разрешенные орбиты и есть области, где пребывание электрона запрещено, что приводит к необходимости затраты кванта энергии для перевода ( промотирования) е - с одной орбиты на другую.
Формула Бальмера
ν=(Em-En)/h=E1/n*(1/m2-1/n2)
R=Rν=-E1/n=3,29*1015Гц – постоянная Ридберга
ν= R(1/n2-1/m2) – спектральная формула Бальмера
w=Rw(1/n2-1/m2); ν~=1/λ= R’(1/m2-1/n2), где ν~=1/λ – спектроскопическое волн. число
Rw=2πR=2,07*1016 c-1 и R’=Rλ=R/c=1,097*107 м-1 – пост. Ридберга
Спектральная серия возникает при разрешенных излучательных квантовых переходах с различных возбужденных уровней энергии m на один и тот же конечный уровень n (n < m ) и сходится к границе серии при m → ∞ .
Для каждой спектральной серии число n, определяющее нижний уровень серии, постоянно, а число m,определяющее верхний уровень, равно m = n + i, i = 1,2,3...- номер линии в серии. Переходам на различные нижние уровни соответствуют различные спектральные серии:
n = 1 - серия Лаймана; n = 2 - серия Бальмера; n = 3 - серия Пашена; n = 4 - серия Брэкетта; n = 5 - серия Пфунда; n = 6 - серия Хэмфри; n = 7 - серия Хансена-Стронга;