§1 Классикалық теориялық физика
Фотоэлектрлік эффект құбылысы
жүктеу/скачать 1,76 Mb.
|
Кванттық механика (лекция)
| Фотоэлектрлік эффект құбылысы. Шымқай қара дененің сәуле шашуын түсіндірудегі елеулі табыстарына қарамастан, Планк теориясын алғашқы кезеңде ғалымдардын бәрі бірдей мойындап, кабылдай қойған жоқ. Олардын көбі бұл кездейсок, ыңғайлы математикалық әдіс, түбінде барлық нәтижелерді бұл теориясыз-ақ, тек классикалық физика қағидаларынын негізінде ғана түсіндіруге болады деген сенімде еді. Ұзақ жылдар бойы тікелей дәлелдің жоқтығынан заттардың атомдык кұрылысы туралы болжамға сенімсіздікпен қарағаны тәрізді, олар енді кванттар идеясына да күдікпен қарады. Бірақ тылсым табиғаттың сырларына терең бойлаған өміршең теория көп уақыт өтпей-ақ жаңа тәжірибелік деректермен толығып, одан әрі дамыды. Бұл жаңа деректерді түсіндіруге тағы да классикалық физиканың қарымы жетпейтін еді. Осындай жаңадан ашылған құбылыстын бірі фотоэлектрлік эффект болатын.
Фотоэлектрлік эффект деп бетіне әсірекүлгін сәуле түскен кезде сілтілік металдардан электрондардың ұшып шығу құбылысын айтады. Бұл құбылысты алғаш рет 1887 жылы Г. Герц байқаған болатын. Жүргізілген зерттеулер фотоэффект кезінде ұшып шығатын электрондардың жылдамдығы түскен жарыктың қарқындылығына байланысты болмай, тек оның жиілігіне ғана тәуелді болатындығын көрсетті. Жарықтың қарқындылығы ұшып шыккан электрондардын санын ғана анықтайтын. Осылайша, бір қарағанда қарапайым болып көрінетін заңдылықтарды жарыктың классикалық толқындық теориясы негізінде түсіндіру мүмкін емес еді. Бұл қиыншылықтан шығудың жолын алғаш рет көрсеткен данышпан ғалым Альберт Эйнштейн болды. Ол 1905 жылы жа- рияланган фотоэлектрлік эффектіні зерттеуге арналған еңбегінде кванттық идеяны жаңа болжамдармен байытып, одан әрі дамытты. Планк энергияның дискреттілік қасиетін тек электромагниттік сәуленің шығару және жұтылу механизмдеріне қатысты ғана айтқан болатын. Классикалық көзқарастағы физиктер бұл идеяны жарықтың толқындық теориясымен қалай үйлестіреміз деп әуре болып жүргенде. Эйнштейн тіптен бұған қарама-қарсы көзқарасты ұсынып, Планк теориясының ауқымын одан әрі кеңітті. Ол Планк кванттары тек сәуле шығару мен жұтылу кезінде ғана байқалатын қасиет емес, жарық сәулелері дегеннің өзі энергиясы -ға, ал жылдамдығы с = 300000 км/с – ке тең жарықтың кішкене бөлшектерінің фотондардың ағыны деген болжам айтып, бұл идеяның негізінде сол кезге дейін түсінігін таппаған бірқатар құбылыстарды қалай түсіндіруге болатынын көрсетті. Бұлардың ішінде фотоэлектрлік эффект те бар еді.Бұл құбылысқа Эйнштейннің берген түсінігінің мәнісі мынада болатын. Энергиясы болатын фотондар металл бетіне түскен кезде ондағы электрондармен соқтыгысады да, толығымен жұтылады. Мұндай электрон фотоннан алған энергиясының бір бөлігін металлдан шығу жұмысына жұмсайды да, қалған бөлігін өзімен бірге кинетикалық энергия түрінде ала кетеді. Ягни энергияның сақталу заңының негізінде мынадай тендік орындалады: Бұл өрнек фотоэффект үшін жазылған Эйнштейн формуласы деп аталады. Оның негізінде жүргізілген есептеулер фотоэффектіге қатысты байқалатын барлық заңдылықтарды толық түсіндіруге мүмкіндік берді. Планктың кванттар туралы болжамы ескі көзқарастағы физиктер арасында әлі толық қолдау таппай тұрган кезінде Эйнштейннің бұл идеяны одан ары дамытып, басқа да физикалық құбылыстарды түсіндіруге колдануы жаңа физиканың қалыптасуындағы үлкен көрегендік болатын. жүктеу/скачать 1,76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|