Электр жєне магнетизм
жүктеу/скачать 3,05 Mb.
|
УМК 2 часть
- Бұл бет үшін навигация:
- Боте тәжірибесінде
- 46. Фотонның массасы мен импульсі. Жарықтың корпускулалық (кванттық) және толқындық қасиеттерінің бірлігі.
| U кернеу өскен сайын I фототок та қанығу мәніне жеткенше өседі. Токтың максимал мәні Imax – қанығу фототогы – катодтан шыққан барлық электрондар түгелімен анодқа жеткен кездегі U кернеудің мәнімен анықталады: Iқанығу=en, мұндағы n – 1 секунд ішінде катодтан шыққан электрондар саны. U=0 фототок жоғалмайды, өйткені фотоэлектрондардың катодтан шығар кезінде бастапқы жылдамдықтары болады. Фототок нольге теңелген кездегі кернеу бөгеуіш кернеу U0 деп аталады. U= U0 болғанда, бірде-бір, тіпті шығар кезде бастапқы жылдамдығы максимал болған электрондар бөгеуіш өрістен өте алмай анодқа жетпейді:
, яғни U0 бөгеуіш кернеуді өлшеу арқылы фотоэлектрондардың бастапқы жылдамдықтарының максимал мәнін және кинетикалық энергияларын анықтауға болады. 45. Фотоэффект заңдары. (1) Столетов заңы: түскен жарықтың жиілігінің бекітілген (тұрақты) мәнінде бірлік уақыт ішінде фотокатодтан шыққан фотоэлектрондар саны жарық интенсивтілігіне пропорционал (қанығу фототок күші катодтың энергетикалық жарықталуына пропорционал). (2) Фотоэлектрондардың бастапқы максимал жылдамдықтары түскен жарықтың интенсивтілігіне тәуелді емес, тек жарықтың жиілігімен анықталады. (3) Әр зат үшін фотоэффекттің қызыл шегарасы бар – одан төмен мәнде фотоэффект мүмкін болмайтын жарық жиілігінің минимал мәні (заттың химиялық құрылымына және зат бетінің күйіне байланысты). Фотоэффект механизмін түсіндіру үшін Эйнштейн өз жорамалын ұсынды. Эйнштейн жорамалы бойынша жиілігі жарық тек бөлек кванттар ретінде шығарылып қоймай, сонымен қатар кеңістікте таралып, затпен бөлек порциялар (кванттар) ретінде жұтылады. Кванттардың энергиялары: Вакуумда с жарық жылдамдығымен таралатын жарық кванттары фотондар деп аталады. Түскен фотонның энергиясы электронның металдан шығу үшін істелінетін шығу жұмысына А және ұшып шыққан фотоэлектронға кинетикалық энергия беру үшін жұмсалады. Сыртқы фотоэффектке арналған Эйнштейн теңдеуі: Бұл теңдеу фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясының түскен жарықтың жиілігіне тәуелділігін түсіндіреді (2-заң). Фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы нольге тең болатын жарықтың шектік жиілігі : (немесе ) Фотоэффекттің қызыл шегарасы болып табылады (3-заң). Эйнштейн теңдеуінің басқаша түрде жазылуы: Суретте алюминий, мырыш және никель үшін фотоэлектрондардың максимал кинетикалық энергиясының түскен жарықтың жиілігіне тәуелділігі көрсетілген. Барлық түзулер бір-біріне параллель, туындысы катод материалына байланысты емес және сан мәні жағынан h Планк тұрақтысына тең. Ординат осі боымен алынған кесінділер сан мәні бойынша электрондардың сәйкесінше металлдардан А шығу жұмысына тең. Ф отондардың бар болуы Боте тәжірибесінде көрсетілген. Екі счетчиктің Сч арасына қойылған жұқа металл фольга Ф қатты сәулелену нәтижесінде рентген сәулелерін шығарды. Егер шыққан рентген сәулесінің энергиясы барлық жаққа бірқалыпты таралатын болғанда, онда екі счетчик бір уақытта жұмыс істеу керек еді және қозғалмалы Л лентада М маркерлерімен сызылған синхронды белгілер пайда болу керек еді. Шын мәнінде белгілер ретсіз орналасқан болып шықты. Яғни әрбір сәуле шығару кезінде не бір бағытқа, не басқа бағытқа ұшатын жарық бөлшектері (фотондар) пайда болады. 46. Фотонның массасы мен импульсі. Жарықтың корпускулалық (кванттық) және толқындық қасиеттерінің бірлігі. формулаларын пайдалана отырып, фотонның энергиясына, массасына және импульсіне арналған өрнектерді аламыз: Бұл қатынастар фотонның кванттық (корпускулалық) сипаттамаларын - массасын, импульсі мен энергиясын - жарықтың толқындық сипаттамасымен – оның жиілігімен байланыстырады. Жарықтың бір уақытта таралу заңдылықтарында, интерференция, дифракция, поляризация құбылыстарында байқалатын толқындық және жарықтың затпен әсерлесу құбылыстарында (жарық шығару, жұту, шашырату) көрінетін корпукулалық қасиеттері бар. 47. Жарықтың қысымы. Егер фотонның импульсі болса, онда денеге түскен жарық осы денеге қысым түсіру қажет. Айталық, жиілігі монохромат сәуле бетке перпендикуляр түссін. Егер 1с ішінде 1м2 бетке N фотон түссе, онда жарықтың беттен ρ шағылу коэффициентінде дененің бетінен ρN фотон шағылады, ал (1-ρ)N фотон – жұтылады. Әрбір жұтылған фотон бетке рγ импульс береді, ал әрбір шағылған фотон – -2рγ. Жарықтың бетке түсірген қысымы 1с ішінде N фотоның бетке беретін импульсіне тең: Беттің энергетикалық жарықталуы: (бірлік уақыт ішінде бірлік ауданға түскен барлық фотондардың энергиясы). Жарық энергиясының көлемдік тығыздығы: . Сонда: М аксвелл теңдеулеріне негізделген жарықтың толқындық теориясы дәл осындай нәтижеге алып келеді. Жарықтың толқындық теориясында жарықтың қысымы электромагниттік толқынның электр өрісі әсерінен металдардағы электрондар -ге қарсы бағытта қозғалуымен түсіндіріледі (суретте белгіленген бағытта). Электромагниттік толқынның магнит өрісі қозғалыстағы электрондарға металл бетіне перпендикуляр бағытта Лоренц күшімен әсер етеді (сол қол ережесі бойынша). Демек, электромагниттік толқын металл бетіне қысым түсіреді. 48. Комптон эффекті. жүктеу/скачать 3,05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|