|
1.2.Гипотеза Планка.
1)Проблема излучения абсолютно черного тела. 2)Проблема фотоэффекта. 3)Проблема стабильности и свойств атома. (1) Абсолютно черным телом называется тело, которое поглощает падающее на него электромагнитное излучение всех длин волн. Пример: Свет заходит в шар, отражается там, но не выходит, поэтому отверстие – абсолютно черное пятно. Для абсолютно черного тела существует равновесие между поглощенным и излученным электромагнитным излучением. Планк ввел чуждую классической физике гипотезу, согласно которой свет излучается и поглощается веществом не непрерывным образом, а путемм дискретных неделимых порций энергии, которое он назвал квантами энергии. E=hּV, [h]=Джּс или эргрּс, h-постоянная Планка, квант действия. h=6,626ּ10-27
эргּс. Момент импульса L=rּp, [L]=кгּм2
/с. [h]=Джּс=кгּ(м2
/с2
)ּс=кгּм2
/с. с=3ּ108
м/с – определяет скорость распространения электромагнитных волн. v<<c – механика Ньютона (m=const, mּdv/dt=F); c³v (механику Ньютона применить нельзя) – механика Эйнштейна (m=m0
/[1-(v2
/c2
)]1/2
, dp/dt=F). Скорость света определяет максимальную скорость передачи информации. Всю классическую механику делят на 2 области: L>>h-классическая физика; L~h-квантовая физика. Пример: Пусть тело массой m=1г=10-3
кг и оно движется по окружности r=10-1
м со скоростью v=10м/с. L=10-1
мּ10-3
кгּ10м/с=10-3
Джּс>>h-классическая физика. Тот же, но me
=0,9ּ10-30
кг, v»105
м/с, r=10-10
м. L=10-10
ּ0,9ּ10-30
ּ105
=0.9ּ10-35
»10-35
~h. Постоянная Планка делит всю физику на классическую и на квантовую. |
|
<
br />
1.3.Фотоэлектрический эффект.
Суть фотоэффекта заключается в вырывании электронов из вещества под действием электромагнитного излучения и в частности света. Схематически фотоэффект можно представить: (см рис). Основные законы фотоэффекта: 1)величина фототока Jф
будет прямопропорциональна интенсивности падающего света; 2)Jф
¹0 только при частоте падающего света ω>ω0
, где ω0
-красная граница фотоэффекта; 3)кинетическая энергия электрона ТЭЛ
=mv2
/2 не зависит от интенсивности падающего света; 4)ТЭЛ
пропорциональна ω. F=qּE; mּdv/dt=ℓּE0
ּcosωt; mv=-[ℓּE0
/ω]sinωt; v=-[ℓּE0
/mω]ּ sinωt; mv2
/2=1/2[ℓּE0
/mω]ּsinωt – противоречие (т.е. 3) с помощью классической физики объяснить нельзя. Эйнщтейн расширил гипотезу Планка и предложил рассматривать электромагнитное излучение как поток новых частиц, движущихся со скоростью света и имеющих энергию, которая определяется формулой Планка E=hּV. Эти частицы впоследствии стали называть фотонами. Тогда фотоэффект Эйнштейн предложил рассматривать как явление абсолютно неупругого столкновения фотона с электроном вещества, в результате которого электрон полностью поглощает фотон и его энергию и мог вылететь из вещества. Затем закон сохранения энергии для абсолютно неупругого столкновения фотона и электрона после столкновения вне вещества. E=hּVּ2π/2π=[h/2π]ω=ħω. ħ=h/2π-постоянная Планка-Дирака. ħ=1,052ּ10-34
Джּс. Закон сохранения энергии: ħω(до взаимодействия)=[mv2
/2]+АВЫХ
(электрон выходя из вещества расходует свою энергию на работу выхода); |
|