Теорията на фотон светлина
В съвременната интерпретация на квантовата хипотеза гласи, че енергията Е на атома или молекули вибрации може да бъде равно на з # 957;, 2H # 957;, 3H # 957; и т.н. но няма трептене на енергия между две последователни кратно число. Това означава, че енергията не е непрекъсната, вярваше в продължение на векове, и се квантова,. т.е. Той съществува само в строго определени дискретни порции. Най-ниската част се нарича квант енергия. Quanta хипотеза може да бъде формулиран като удостоверение, че в атомни и молекулни колебания ниво не се срещат с всяка амплитуда. Валидните стойности са амплитуди, свързани с честотата на трептене # 957; ,
През 1905 г. Айнщайн предложил смела идея, да се правят обобщения хипотезата на кванти и го прави на базата на нова теория на светлината (квантова теория на фотоелектричния ефект). Според теорията на светлината с честота # 957 на Айнщайн, а не само се излъчва. както препоръчва Планк, но за мазане и се абсорбира от вещество в отделни порции (кванти). който енергия. По този начин разпределението на светлината не трябва да се разглежда като непрекъснат процес на вълна, и потока на пространствено локализиран дискретна светлина кванти, се движи със скоростта на светлината във вакуум (с). Спектър на електромагнитно излъчване се нарича фотон.
Както казахме, емисията на електрони от метална повърхност от инцидент излъчване съответства на идеята за светлината като електромагнитна вълна, тъй като електромагнитна вълна електрическо поле действа на електроните в метала и изважда някои от тях. Айнщайн обаче обърна внимание на факта, че прогнозира теория вълна и фотон (квант на еритроцитите) теорията на фотоелектричния ефект на леки части се различават значително.
Така че, можем да измерим енергията на излъчените електрони, въз основа на вълновата теория и фотон. За да се отговори на въпроса, който е предпочитан теория, помислете за някои от детайлите на фотоелектричния ефект.
Нека започнем с вълновата теория, и предположи, че плочата е осветен от едноцветен светлина. Светлинният вълна се характеризира със следните параметри: интензитета и честотата (или дължина на вълната). вълновата теория предсказва, че ще се случи следното, когато промените тези характеристики:
• Когато интензитет на светлина увеличава броя на изхвърлени електрони и максималната енергия трябва да се увеличи, като по-висок интензитет на светлината е по-голяма амплитуда на електричното поле, и по-силно електрическо поле дърпа електрони на по-висока енергия;
изхвърля електрони; кинетичната енергия зависи от интензитета на падащата светлина.
Той прогнозира, един напълно различен фотон (еритроцитите) теория. На първо място, ние се отбележи, че всички фотони в монохромни лъч имат една и съща енергия (равна на з # 957). Увеличаване на интензивността на лъча се нарастване на броя на фотоните в гредата, но не засяга тяхната енергия, ако честотата остава непроменен. Според теорията на Айнщайн, електронът е нокаутиран от металната повърхност при сблъсък с него на един фотон. В този случай, цялата енергия на фотона е прехвърлено на електрон и един фотон престане да съществува. защото електрони са ограничени в привличане сили метални за извличане на електрон от металната повърхност изисква минимална енергия А (който се нарича работа функция, и е за повечето метали, от порядъка на няколко ЕГ). Ако честотата # 957; на падащата светлина е малка, енергийния и фотонна енергия е недостатъчна, за да изкарвам на електрона от металната повърхност. Ако. електроните, излъчвани от металната повърхност, енергията, съхранявана в такъв процес, т.е. на фотонна енергия (з # 957;) е равна на кинетичната енергия на електрона изхвърля, плюс работата по избиване на електрон от метал:
3. Ако честотата # 957; по-малка от критичната честота. електронен изхвърляне възниква от (закона III) на повърхността.
Така ние виждаме, че предвижданията на еритроцитите (фотон) теория са много различни от предвижданията на вълновата теория, но много добро споразумение с експериментално установения трите законите на фотоефекта.
уравнение на Айнщайн бе потвърдена от експерименти, извършени в Millikan 1913-1914. Основната разлика от опит Stoletova че металната повърхност се подлага на почистване под вакуум. Зависимостта на максималната кинетична енергия на честотата и определя от константата на Планк ч.
През 1926 г. на българския физика PI Lukirskii и SS Prilezhaev за изследване на фотоелектричния ефект прилага чрез вакуумна сферичен кондензатор. Анода се посяват стена на стъкло сферична балон, а катодът - топка (R ≈ 1,5 cm) на тест метал се поставя в центъра на сферата. Такава форма на електродите позволява да се увеличи наклона на IV характеристика и по този начин по-точно определяне на забавяне напрежение (и следователно Н). постоянен ч Планк. получени от тези експерименти са в съответствие със стойностите, намерени в други методи (за черно тяло радиация и къси вълни граница на непрекъснат рентгенов спектър). Всичко това е доказателство за правилността на уравненията на Айнщайн, а в същото време и си квантова теория на фотоелектричния ефект.
За обяснение на топлинното излъчване, Планк предполага, че светлината се излъчва в кванти. Айнщайн, когато обяснява фотоелектричния ефект предложи светлината се поглъща фотони. Както Айнщайн предполага, че светлината се разпространява и лъчи, т.е. части. Спектър на светлинна енергия се нарича фотони. Т.е. Пак дойде идеята за телце (частица).
Най-прекият потвърждение на хипотезата Айнщайн е дал опит Bothe, което се използва метод съвпадение (фиг. 2.4).
Тънък метално фолио F се поставя между две газоразрядни броячи CQ. Фолио покрити слаб рентгенов лъч под въздействието на което тя се превръща в източник на рентгенови лъчи (това явление се нарича рентгенова флуоресценция). Поради ниския интензитет на първичния лъч, броя на фотоните, излъчвани фолио е малък. След контакт с лъчи на механизма за брояч се задейства и преместване на хартиена лента прави марки. Ако излъчваната енергия се разпределя равномерно във всички посоки, както следва от изявленията на вълните, и двете гишета бяха предизвикани едновременно на лентата и марки отчитат за една срещу друга. В действителност, не е напълно хаотични устройствени марка. Това може да се обясни само с това, че отделните действия на светлината на емисиите с частици, които се движат в една или друга посока. Тъй като това е експериментално доказано наличието на специални леки частици - фотони.
Photon има енергия. За видима дължина на вълната на светлина # 955; = 0,5 м, а енергия E = 2.2 ЕГ за рентгенови лъчи # 955; И т = E = 0.5 ЕГ.
Photon има инерционна маса. който може да се намери от отношението:
;