Оқулық физика 9 проект башарұлы Р. т б

226
ПРОЕКТ
4. Шығатын немесе жұтылатын сәуле дене энергиясын өзгерте ала ма? Ол 
энергияның қай түріне жатады?
5. Жылулық сәулелену қандай энергияның есебінен орын алады?
6. Төмендегі мысалда келтірілген есептердің шығару жолдарын түсінді-
ріңдер.
Есеп шығару мысалдары
1-есеп.
Қуаты 1 Вт электр шамы орташа толқын ұзындығы 1 мкм 
электрмагниттік сәуле шығарса, онда шамның қылы 1 с-та неше фотон 
шығарады?
Берілгені
P
= 1 Вт

= 1 мкм = 1 · 10
–6
м
t
= 1 c 
n
– ?
Берілгені

= 5000
A
À
= 5 
· 10
–7
м
h
= 6,63
· 10
–34
Дж
· с
с
= 3 
· 10
8
м/с 
E
– ?
Есеп мазмұнын талдау
Электр шамының тұтынатын энергиясы 
Q
= 
Pt
. 
Бұл энергия шамның қызған қылынан шығатын 
барлық фотондардың 
E
=
nE
0
=
n
· 
h
ν 
энергиясына
тең.
Сондықтан 
Pt
= 
n
· 
h
ν
.
Әрбір фотон бір квант (үлес) 
E
0
=
h
ν
энергияны 
иеленеді, мұндағы 
ν
λ
=
c
(
с
= 3 · 10
8
м/с) – жарық 
жылдамдығы; 
h
= 6,62 · 10
–34
Дж · с – Планк тұрақтысы.
Шамның қызған қылының шығаратын фотондарының саны:
n
Pt
h
Pt
hc
=
=
=
=
−
−
ν
λ
1
1 1 10
6 62 10
3 10
5 10
6
34
8
18
Bò c
c
ì
Äæ
ì
c
·
· ·
,
·
· · ·
·
.
Шешуі: 
n
n
Pt
h
Pt
hc
=
=
=
=
−
−
ν
λ
1
1 1 10
6 62 10
3 10
5 10
6
34
8
18
Bò c
c
ì
Äæ
ì
c
·
· ·
,
·
· · ·
·
фотон.
Жауабы:
n
= 
5 · 10
18
.
2-есеп.
Толқын ұзындығы 5000 
A
À
(ангстрем) болатын сәуленің ең 
кіші энергия үлесі қандай?
Есеп мазмұнын талдау
Cәуленің ең кіші энергия үлесі Планк фор-
муласы бойынша бір квант энергияға тең: 
Е
= 
h
ν
, мұндағы 
ν
= 
c
λ
.
Ендеше, 
Е
= 
h
ν
= 
h
c
λ
.

227
ПРОЕКТ
Шешуі: Е
= 
h
c
λ
= 6,63
· 10
–34
Дж
· 
с
×
3 10
5 10
8
7
·
/
·
ì c
ì
−
= 3,98
· 10
–19
Дж.
Жауабы:
Е
= 3,98
· 10
–19
Дж.
3-есеп.
Толқын ұзындығы 620 нм болатын фотонның массасы мен 
энергиясы қандай?
Есеп мазмұнын талдау
Фотонның массасын Эйнштейн қатынасты-
ғы деп аталатын 
E
= 
mc
2
(1) өрнегі бойынша 
анықтаймыз. Бұл өрнек туралы келесі тарауда 
айтылады (§ 45). Мұндағы 
Е
= 
h
ν 
– фотонның 
Берілгені
λ
= 620 нм = 6,2 · 10
–7
м. 
m
– ?, 
E
– ?
энергиясы; 
с 
= 3 · 10
8
м/c – жарық жылдамдығы; 
һ 
= 6,6 · 10
–34
Дж · с – 
Планк тұрақтысы; 
ν
= 
c
λ
– фотонның жиілігі.
Жоғарыдағы өрнектерден фотонның энергиясы мен массасын анық-
таймыз: 
Е
= 
h
ν
=
hc
λ
, 
m
=
E
c
2
19
16
2
3 2 10
9 10
=
−
−
, ·
·
/
Äæ
ì c
2
.
Шешуі:
Е
= 
h
ν
=
hc
λ
=
6 6 10
6 2 10
34
7
, ·
, ·
/
−
−
Äæ · · ·
ì
ì
c 3 10
c
8
= 3,2 · 10
–19
Дж.
m
=
E
c
2
19
16
2
3 2 10
9 10
=
−
−
, ·
·
/
Äæ
ì c
2
=0,35 · 10
–35
кг. Бұл – фотонның қозғалыстағы 
массасы.
Тыныштықта фотон ғайып болады, сондықтан фотонның тыныштық 
массасы нөлге теңеледі. 
Жауабы:
Е
= 2 эВ; 
m
= 0,35 · 10
–35
кг.
1. Фотонның энергиясы 2,8 · 10
–19
Дж. Электрмагниттік сәу-ленің толқын 
ұзындығы қандай? 
2. Ультракүлгін, рентген немесе инфрақызыл сәулелерінің қайсысы электр-
магниттік энергияны басқаларынан көп тасиды? Неге? Жауаптарыңды 
электрмагниттік толқындардың шкаласы бойынша негіздеңдер.
3. Қуаты 100 Вт жарық көзі 1 с-та 5 · 10
20
фотон шығарады. Сәуленің ор-
таша толқын ұзындығы қандай?
Жаттығу 6.2

228
ПРОЕКТ
1. 1887 жылы Ресей ғалымдары Генрих 
Герц пен А.Г. Столетов электродтардың ара-
сындағы ұшқынды разрядты зерттеу кезінде 
мына құбылысқа көңіл аударды. 
Ұшқынды разряд (газдағы электр тогы), 
әдетте, электродтар арасындағы 
U
кернеу белгі-
лі 
U
min
шамасынан асқанда ғана байқала бас-
тайды. Ал олар электродтардың біріне (катод-
қа) ультракүлгін сәуле түсіргенде, 
U
кернеу 
U
min
шамасынан кіші (
U
< 
U
min
) болса да разряд 
ұшқынының (
I
ток күшінің) пайда болғанын 
байқады (сурет 6.6). Бұның сырын қалай тү-
сіндіруге болады?
Разряд
деп газдардағы электр тогын айтады. Ендеше, 
ультракүлгін 
сәуле электродқа түскенде оның бетінен электр тогын таситын 
зарядталған бөлшектерді жұлып шығарады
деп жори аламыз. Шы-
нында да, жарық түскен кезде металл беттерінен теріс зарядталған бөл-
шектердің босап шығатыны тәжірибеден белгілі болды. Кейінірек ондай 
бөлшектердің металдан босап шыққан электрондар ағыны екені анық-
талды. Сонымен қатар электрондардың жарық түскен сұйық беттерінен 
де босап шығатыны байқалды. 
Түскен жарықтың әсерінен металл бетінен электрондардың ыр-
шып шығу құбылысын 
фотоэффект
 деп атайды.
2. Фотоэффект құбылысын жарықтың классикалық толқындық 
теориясы бойынша түсіндіруге тырысайық. Бұл теория бойынша электр-
магниттік толқын металл бетіне түскенде, ондағы электрондарды тер-
беліске келтіреді. Түскен толқынның тербеліс амплитудасы артқан 
сайын, еріксіз тербелетін электрондардың ауытқуы да өсе түседі. Көбі-
рек ауытқыған электрондар дене бетінен ыршып сыртқа шығады. Босап 
шыққан электрондардың жылдамдығы түскен толқынның 
λ
ұзындығы 
өскен сайын үнемі артып отыруы керек.
Алайда тәжірибе нәтижелері керісінше болып шықты. Шындығында, 
босап шыққан электрондардың жылдамдығы түскен сәулелердің толқын 
ұзындығы кеміген сайын арта береді. Сөйтіп, фотоэффект құбылысын 
жарықтың классикалық толқындық теориясы негізінде түсіндіру талабы 
сәтсіз аяқталды.
§40.
 
ФОтОЭФФЕКт ҚҰБЫЛЫСЫ
Сурет 6.6.
Столетов тәжірибесі
Жарық сәулесі
Электрондар
Анод
Катод
U
min
I

229
ПРОЕКТ
3. Фотоэффект құбылысын түсіндіру жолын Планк идеясына сүйе-
ніп, А. Эйнштейн тапты. Ол фотоэффект құбылысын түсіндіру үшін жа-
рықтың бөлшектік, әрі кванттық қасиетіне сүйенді.
Кванттық көзқарас бойынша жарықты таситын әрбір бөлшек, яғни 
фотон бір квант энергияға ие болады:
E
0
= 
h
ν
.
Металл бетіне түскен жарық фотонының энергиясын бетке жақын 
жатқан электрон жұтады. Қосымша энергияға ие болған электрон белгілі 
жұмыс жасап, металдан босап шығу мүмкіндігін алады. 

жүктеу/скачать 5,74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: