fizika_wpori (1022634), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Он объясняет, почему при понижениитемпературы нагретых тел в их спектре всесильнее преобладает длинноволновое излучение.фотоэффект внешний, внутренний и вентильный.Внешним фотоэффектом называется испусканиеэлектронов в-вом под действиемэлектромагнитного излучения (света). Оннаблюдается в твердых телах (металлах,полупроводниках, диэлектриках), а так же в газахна отдельных атомах и молекулах.
Внутреннийфотоэффект – это вызванные электромагнитнымизлучением переходы электронов внутриполупроводника или диэлектрика из связанныхсостояний в свободные без вылета наружу. В ртате концентрация носителей тока внутри телаувеличивается, что приводит к возникновениюфотопроводимости (повышениюэлектропроводности полупроводника илидиэлектрика при его освещении) иливозникновению ЭДС.
Вентильный фотоэффект– возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещенииконтакта двух разных полупроводников илиполупроводника и металла (при отсутствиивнешнего электрического поля). При помощивентильного фотоэффекта можно напрямуюпреобразовывать солнечную энергию вэлектрическую.Уравнение Эйнштейна для внешнегофотоэффекта: Энергия падающего фотонарасходуется на совершение работы выхода изметалла и на сообщение фотоэлектронукинетической энергии mvmax / 2 . По закону2сохранения энергии, hν = A + mvmax / 2 .Сущ-вание на каждой кривой более или менееярко выраженного максимума свидетельствует отом, что энергия излучения ЧТ распределена поспектру неравномерно: черное тело почти неизлучает энергии в области очень малых и оченьбольших частот.
По мере повышенияoтемпературы тела максимум rν ,T смещается вобласть больших частот. Площадь, ограниченнаяoкривой rν ,T и осью абсцисс, пропорциональнаэнергетической светимости ЧТ. Поэтому всоответствии с законом Стефана Больцмана она4возрастает пропорционально T .спектре черного тела, имеющего ту жетемпературу. Поэтому к серым телам применимзакон Вина ( λmax = b / T ), т.е.
зная длину волныλmax , соответствующую максимальнойспектральной плотности энергетическойсветимости Rλ ,T исследуемого тела, можноопределить его температуру Tц = b / λ , котораяназ-ся цветовой температурой. Для серых тел онасовпадает с истинной температурой, для другихтел это понятие теряет смысл. 3. Яркостнаятемпература. TЯ -- это температура черноготела, при которой для определенной длины волныего спектральная плотность энергетическойсветимости равна энергетической светимостиисследуемого тела, т.е.
rλ ,T = Rλ ,T , где Т –истинная температура тела. Истиннаятемпература для нечерного тела всегда большеяркостной.47. Эффект Комптона и его теория. Вэффекте Комптона наиболее полно проявляютсякорпускулярные свойства света. Исследуярассеяние монохроматического рентгеновскогоизлучения в-вами с легкими атомами Комптонобнаружил, что в составе рассеянного излученияна ряду с излучением первоначальной длиныволны наблюдается также излучение болеедлинных волн. Опыты показали, что разность'Δλ = λ − λ не зависит от длины волны λпадающего излучения и природы рассеивающегов-ва, а определяется только величиной угларассеивания θ :Δλ = λ' − λ = 2λc sin 2 (θ / 2) ,где λ' --длинаволны рассеянного излучения, λc -комптоновская длина волны (при рассеяниефотона на электроне λc = 2,426пм ). ЭффектомКомптона наз-ся упругое рассеяниекоротковолнового излучения (рентгеновского иγ -излучений) на свободных (илислабосвязанных) электронах в-ва,сопровождающееся увеличением длины волны.Если считать, как это делает квантовая теотеория, что излучение имеет корпускулярнуюприроду, т.е.
представляет собой поток фотонов,то эффект Комптона – р-тат упругогостолкновения рентгеновских фотонов сосвободными электронами в-ва (для легких атомовэлектроны слабо связаны с ядрами атомов,поэтому их можно считать свободными). Впроцессе этого столкновения фотон передаетчасть своих энергии и импульса в соответствии сзаконами их сохранения.52. Опыт Резерфорда. В развитиипредставлений о строении атома велико значениеопытов Резерфорда по рассеянию α -частиц в вве. Альфа частицы возникают при радиоактивныхпревращениях; они являются положительнымизаряженными частицами с зарядом 2е и массой,примерно в 7300 раз большей массы эл-трона.Пучки α -частиц обладают высокоймонохроматичностью (для данного превращенияимеют практически одну и ту же скорость7(порядка 10 м/с)).
Резерфорд, исследуяпрохождение α -частиц в в-ве (через золотуюфольгу толщиной примерно 1 мкм), показал, чтоосновная их часть испытывает незначительныеотклонения, но некоторые α -частицы (примерноодна из 20000) резко отклоняются отпервоначального направления (углы отклонения0достигали даже 180 ). Т.к. электроны не могутсущественно изменить движение столь тяжелых ибыстрых частиц, как α -частицы, то Резерфордомбыл сделан вывод, что значительное отклонениеα -частиц обусловлено их взаимодействием сположительным зарядом большой массы.
Однакозначительное отклонение испытывают лишьнемногие α -частицы; следовательно, лишьнекоторые из них проходят вблизи данногоположительного заряда. Это, в свою очередьозначает, что положительный заряд атомасосредоточен в объеме, очень малом посравнению с объемом атома. На основании своихопытов Резерфорд предложил ядерную модельатома. Согласно этой модели, вокруг положи49.
Давление света. Если фотон обладаетимпульсом, то свет, падающий на тело, долженоказывать на него давление. С точки зренияквантовой теории, давление света на пов-тьобусловлено тем, что каждый фотон присоударении с пов-тью передает ей свой импульс.Рассчитаем с точки зрения квантовой теориисветовое давление, оказываемое на пов-ть телапотоком монохроматического излучения (частотаν ), падающего перпендикулярно пов-ти. Если вединицу времени на единицу площади пов-титела падает N фотонов, то при коэффициентеотражения ρ света от пов-ти тела отразитсяρN фотонов, а (1 − ρ ) N -- поглотится. Каждыйпоглощенный фотон передает пов-ти импульсpγ = hν / c , а каждый отраженный -2 pγ = 2hν / c (при отражении импульс фотонаизменяется на ργ ).
Давление света на пов-тьравно импульсу, который передают пов-ти в 1 с Nфотонов:2hνhνhνρN +(1 − ρ ) N = (1 + ρ )N.cccNhν = Ee есть энергия всех фотонов, падающихp=на единицу пов-ти в единицу времени, т.е.энергетическая освещенность пов-ти, аEe / c = ω -- объемная плотность энергииизлучения. Поэтому давление производимоесветом при нормальном падении на пов-ть,p=50. Атомные спектры. Сериальные ф-лы.Исследования спектров излучения разреженныхгазов (т.е. спектров излучения отдельных атомов)показали, что каждому газу присущ вполнеопределенный линейчатый спектр, состоящий изотдельных спектральных линий или групп близкорасположенных линий.
Самым изученным явл-сяспектр наиболее простого атома – атомаводорода. Бальмер (1825-1898) подобралэмпирическую ф-лу описывающую все известныев то время спектральные линии атома водорода ивидимой области спектра:'1λ7= R' (= 3, 4, …) где R = 1,10 ⋅ 10 м−1122−1n2) ,(n-- постояннаяРидберга. Так как ν = с / λ , то ф-ла может бытьпереписана для частот: ν = R ('122−1n2) , (n = 3,15 −14, …), где R = R c = 3,29 ⋅ 10 c -- так жепостоянная Ридберга.
Из полученных выраженийвытекает, что спектральные линии отличающиесяразличными значениями n, образуют группу илисерию линий, называемую серией Бальмера. Сувеличением n линии серии сближаются;значение n = ∞ определяет границу серии, ккоторой со стороны больших частот примыкаетсплошной спектр. В дальнейшем в спектре атомаводорода было обнаружено еще несколько серий.В ультрафиолетовой области спектраEe(1 + ρ ) = ω (1 + ρ )cсуществуют стационарные состояния, в которыхон не излучает энергии. Стационарнымсостояниям атома соответствуют стационарныеорбиты, по которым движутся электроны.Движение электронов по стационарным орбитамне сопровождается излучениемэлектромагнитных волн.
В стационарномсостоянии атома электрон, двигаясь по круговойорбите, должен иметь дискретные квантовыезначения момента импульса, удовлетворяющиеусловию mevrn = n= (n=1,2,3,…), где me -масса эл-трона, v – его скорость по n-ой орбитерадиуса rn , = = h / 2π . Второй постулат(правило частот): при переходе электрона с однойстационарной орбиты на другую излучается(поглощается) один фотон с энергиейhν = En − Em , равной разности энергийсоответствующих стационарных состояний ( Enи Em -- соответственно энергии стационарныхсостояний атома до и после излучения(поглощения)).
При Em < En происходитизлучение фотона (переход атома из состояния сбольшей энергией в состояние с меньшей, т.е.переход электрона с более удаленной от ядраорбиты на близлежащую), при Em > En -- егопоглощение (переход атома в состояние сбольшей энергией, т.е. переход электрона наболее удаленную от ядра орбиту). Наборвсевозможных дискретных частотν = ( En − Em ) / h квантовых переходов иопределяет линейчатый спектр атома.55.
Длина волныФранцузский ученый Луи де Бройль (1892—1987), осознавая существующую в природесимметрию и развивая представления одвойственной корпускулярно-волновой природесвета, выдвинул в 1923 г. гипотезу обуниверсальности корпускулярно-волновогодуализма. Де Бройль утверждал, что не толькофотоны, но и электроны и любые другие частицыматерии наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.Итак, согласно де Бройлю, с каждыммикрообъектом связываются, с одной стороны,корпускулярные характеристики — энергия Е иимпульс р, а с другой — волновыехарактеристики — частота v и длина волны К.Количественные соотношения, связывающиекорпускулярные и волновые свойства частиц,такие же, как для фотонов:Таким образом, любой частице, обладающейимпульсом, сопоставляют волновой процесс сдлиной волны, определяемой по формуле деБройля:(213.2)Это соотношение справедливо для любойчастицы с импульсом р.находится серия Лаймана: ν = R (1−211n2Эффект Комптона не может наблюдаться ввидимой области спектра, поскольку энергияфотона видимого света сравнима с энергией связиэлектрона с атомом, при этом даже внешнийэлектрон нельзя считать свободным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
