Quantum füüsika: quantum valguse omadusi

Oled sa kunagi mõelnud, mis moodustab tegelikult palju valgust nähtused? Näiteks võtta fotoelektrilise efekti, kuumalained, fotokeemilisi protsesse jms - kõik quantum valguse omadusi. Kui nad ei olnud avastanud, teadlased tööd ei liikunud surnud punkti, tegelikult, samuti teaduse ja tehnika arenguga. Uurida nende osa quantum optika, mis on lahutamatult seotud sama kumb füüsika.

Quantum valguse omadusi: määratlus

Alles hiljuti, selge ja põhjalik tõlgendamisel optiline nähtus ei anna. Nad on edukalt kasutatud teaduse ja igapäevaelu, selle põhjal, et ehitada mitte ainult valemiga kuid kogu probleem füüsika. Sõnastada lõpliku otsuse saab prognoosida vaid kaasaegse teadlased, kes kokku tegevuse selle eelkäijad. Seega quantum laine omadused valguse ja - tagajärg tunnustega selle saastajate wherewith aatomid on elektrone. Quantum (või footoni) moodustub tingitud asjaolust, et elektron liigub alandada energiatase, tekitades seega elektromagnetilisse aedviljad.

Esimene optilise tähelepanekud

XIX столетии. Eeldused juuresolekul kvant valguse omadusi ilmus XIX sajandil. Teadlased on avastanud ja usinalt nähtused nagu difraktsioon, interferents ja polarisatsioon. Nende abil elektromagnetilise laine teooria valguses saadi. See põhines kiirendus liikumise elektronide ajal võngete keha. Selle tulemusena kütab järgneb lained valguse ilmus tema taga. Esimene autori hüpoteesi sel teemal on moodustatud inglane D. Rayleigh. Teda peetakse süsteemi kiirguse võrdne ja lokk ja kinnises ruumis. Vastavalt oma järeldused, vähenedes nende toodang lainepikkustel peaks suurendama pidevalt lisaks peab olema ultraviolett ja röntgenkiirgust. Praktikas see kõik ei ole kinnitatud, ja kulus veel teoreetik.

Plancki valem

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Alguses XX sajandil Maks Plank - Saksamaal sündinud füüsik - on esitanud huvitava hüpoteesi. Tema sõnul emissiooni ja valguse neeldumine ei esine pidevalt, nagu varem arvati, ja osad - Quanta või nagu neid nimetatakse footonid. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Plancki konstant võeti kasutusele - proportsionaalsuse tegur esindab kirja h, ja see oli võrdne 6,63 × 10 ^-34 J · s. v – частота света. Selleks, et arvutada energia iga footonite, vaja üks väärtus - v - valguse sagedus. Plancki konstant korrutatud sagedusega, ning selle tulemusena saadud energia ühe footoni. Kuna Saksa teadlane täpselt ja õigesti kinnitatud lihtne valem, quantum valguse omadusi, mis oli eelnevalt leitud H. Hertz ja määratud seda fotoelektrilise efekti.

Avastamist fotoefekt

Nagu oleme öelnud, teadlane Genrih Gerts oli esimene, kes juhtis tähelepanu quantum valguse omadusi nezamechaemye varem. Fotoelektrilise efekti avastati 1887, kui teadlane liitunud valgustas tsinkplekk ja varras elektromeetriga. Juhul kui plaadi tegemist on positiivse laenguga, elektromeetri ei lõpetata. Kui negatiivne laeng on eraldunud, seade hakkab tühjaks, niipea kui plaat langeb ultraviolettkiirguse. Selle praktilisi kogemusi tõestati, et plaat on valguse käes võib kiirata negatiivne elektriline tasud, mis hiljem sai sobiva nime - elektronid.

Praktiline kogemus Stoletova

Praktiline eksperimendid elektronid läbi Vene teadlane Alexander Stoletovit. Tema eksperimendid ta kasutas vaakumis klaaskolb ja kaks elektroodi. Üks elektrood kasutati jõuülekande ja teine oli valgustatud, ja see toodi negatiivse poolusega aku. Selle operatsiooni ajal, praegune hakkab suurendada tugevust, kuid mõne aja pärast sai pidevalt ja otseselt proportsionaalne kiirguse valgust. Selle tulemusena leiti, et kineetiline energia elektronide samuti edasilükkamine pinge ei sõltu võimu valgust. Aga et sagenevad valguse põhjustab kasvada see arv.

Uus quantum omadused valguse: foto- mõju ja selle seadusi

In arendamise käigus Hertz teooria ja praktika Stoletovit võeti tagasi kolme põhilisi seadusi, mis, nagu selgus, footonid on toimiv:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Sisse- valgus, mis langeb kehapinna on võrdeline tugevust küllastusvool.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Toite märgutuli ei mõjuta kineetiline energia photoelectron, kuid valguse sagedus on põhjus hiljemalt lineaarse kasvu.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. On omamoodi "punane serv fotoelektrilise efekti." Alumine rida on, et kui sagedus on väiksem kui minimaalne sagedus märgutule antud materjali, fotoelektrilise efekti ei täheldatud.

kaks teooriaid kokkupõrge Raskused

Pärast valemiga saadud Max Planck, Science dilemma ees. Varem saadud laine ja kvant valguse omadusi, mis olid avatud veidi hiljem, ei eksisteeri raames üldtunnustatud füüsikaseaduste. Vastavalt elektromagnetilise vana teooria, kõik elektronid keha, mille langeb valgus peaks sündima sunnitud võnkumine sama sagedusega. See tekitaks lõpmatu kineetiline energia, mis on üsna võimatu. Lisaks kogunemise eest nõutav summa ülejäänud jääks elektronide energia on vaja olla võimeline kümneid minutit, samas kui fotoelektrilise efekti, praktikas ei ole vähimatki viivitust. Edasine segadus tekkis ka sellest, et energia photoelectrons ei sõltu võimu valgust. Pealegi ei ole punane serva fotoelektrilise efekti ning ei arvutata võrdeline sageduse elektroni kineetiline energia valguse on avatud. Vana teooria ei selgita selgelt nähtav silm füüsikaliste nähtuste ja uus ei ole veel täielikult välja töötatud.

Ratsionalismi Alberta Eynshteyna

Ainult 1905, suur füüsik Albert Einstein näitas praktikas ja liigendatud teoreetiliselt, mis see on - tõeline olemus valgust. Ja quantum laine omadused, avatud kaks üksteise vastas hüpoteese võrdsetes osades omane footonid. Et anda täielik ülevaade puudus ainult põhimõtte diskreetsus ehk täpse asukoha footoneid ruumi. Iga footon - osakese, mida saab imenduda või eraldunud tervikuna. Electron "neelamine" sissepoole footoni suurendab selle tasu väärtus neeldunud energia osakesed. Lisaks sees fotokatoodtorud elektronide liigub tema pinnaga, säilitades samal ajal "kahekordset annust" energiat, mis väljundi muundatakse kineetiline energia. Sel lihtsal viisil ja fotoefekt toimub mis ei hilinenud reaktsiooni. Finišis elektroni toodab kvant ise, mis langeb kehapinna, kiirgavat seega rohkem energiat. Mida suurem on footonite arvu toodetud - võimsam kiirguse võrra ning kõikumine valguse laine kasvab.

Lihtsaim seadmeid, mis põhinevad põhimõttel fotoefekt

Pärast avastusi tehtud Saksa teadlased alguses kahekümnendal sajandil, kohaldamise satub quantum valguse omadusi valmistamiseks erinevaid seadmeid. Leiutised, mille tööks on fotoelektrilise efekti, mida nimetatakse päikesepatareid, lihtsaim esindaja, mis - vaakum. Hulgas omad miinused võib nimetada nõrkvoolu juhtivus, madal tundlikkus pikk laine kiirgus, mis on põhjus, miks seda ei saa kasutada vahelduvvoolus. Vaakum Seadet kasutatakse laialdaselt in fotomeetriast nad tugevuse mõõtmiseks heleduse ja valguse kvaliteeti. Ta mängib olulist rolli fototelefonah ja Heli taasesituse ajal.

Päikesepatareid närvijuhte funktsioonid

See oli üsna erinevat tüüpi seadmeid, mis põhinevad quantum valguse omadusi. Nende eesmärk - muuta laengukandjate tihedust. Seda nähtust nimetatakse mõnikord sisemine fotoefekt, ja see on aluseks operatsiooni fotokonduktorit. Need pooljuhtide mängivad väga olulist rolli meie igapäevaelus. Esmakordselt hakati kasutama retro autod. Siis nad pakuvad elektroonika ja aku operatsiooni. Keset kahekümnendal sajandil hakkas kohaldada sellist päikesepatareid hoone kosmose. Seni tõttu sise fotoefekt tegutsevad pöördväravatega metroos, kaasaskantav kalkulaatorid ja päikesepaneelid.

fotokeemiline reaktsioonid

Light, mille laad oli ainult osaliselt kättesaadav teaduse kahekümnendal sajandil, tegelikult see mõjutab keemilisi ja bioloogilisi protsesse. Mõjul alustatakse quantum molekulaarse dissotsieerimisprotsessis ja nende ühinemisega aatomitega. Teaduses on see tuntud fotokeemia, ja milline üks selle ilmingud on fotosünteesi. See on tingitud valguse lained protsesse emissiooni teatud ainete toodetud rakuvälisesse ruumi, mille taim muutub roheliseks.

Mõjutada quantum valguse omadusi ja inimese nägemine. Kuidas võrkkestale, footoni käivitab protsessi lagunemist valgumolekule. See teave transporditakse neuroneid ajus, ja pärast ravi, me kõik näeme valgust. Videvik valgumolekuli taastatakse ja visioon on mahutatud uute tingimustega.

tulemused

Saime teada käigus Selle artikli, mis on peamiselt quantum omadusi on näidatud valguse nähtust nimetatakse fotoelektrilise efekti. Iga footon on oma laengu ja massi ja puutudes elektrone satub ta. Quantum ja elektronide saanud üks ja nende kombineeritud energia muundatakse kineetiline energia, mis rangelt võttes vajalik rakendamise fotoelektrilise efekti. Laine võnkumise selliselt toodetud võib suurendada footoni energia, vaid ainult teatud määral.

Fotoefekt täna on oluline osa enamiku seadmeid. Selle põhjal hoone kosmoselaevu ja satelliidid, arendada päikesepatareid kasutatakse abimootoris energiat. Lisaks valguslainete on suur mõju keemiliste ja bioloogiliste protsesside Maal. Kulul tavalise päikesevalguse taimed on rohelised, Maa atmosfääris on värvitud täielikult palett sinine ja näeme maailma nagu see on.