VI. Квантовая физика
14 декабря 1900 г. Макс Карл Эрнст Людвиг Планк в докладе на заседании Берлинского физического общества выдвинул революционную гипотезу, что излучение света веществом происходит не непрерывно, а порциями, квантами.
Согласно гипотезе Планка наименьшая порция энергии, которую несет излучение, определяется по формуле (формула Планка):
Фотон
Развивая идею Планка, Эйнштейн предложил корпускулярную теорию света, предположив, что свет не только излучается, но распространяется и поглощается отдельными порциями. По теории Эйнштейна, монохроматическая электромагнитная волна представляет собой поток частиц — квантов или фотонов. Каждый фотон всегда движется со скоростью света и несет квант энергии. При взаимодействии с веществом фотон передает свою энергию одному или нескольким электронам, после чего фотона больше не существует.
Фотон — это удивительная частица, которая обладает энергией, импульсом, но не обладает массой! Фотон «обречен» всегда летать со скоростью света.
Свойства фотона:
1) Не имеет состояния покоя.
2) Безмассовая частица (m=0).
4) Скорость его движения равна скорости света во всех инерциальных системах отсчета.
5) Энергия фотона пропорциональна частоте соответствующего электромагнитного излучения (формула Планка).
6) Энергия фотона может быть выражена через длину волны:
7) Модуль импульса фотона равен отношению его энергии к скорости:
Кванты, Энергия кванта, формула
Согласно Планку, любое излучение (в том числе и свет) состоит из отдельных квантов. Вследствие этого энергия излучения всегда равна энергии целого числа квантов. Однако энергия отдельного кванта зависит от частоты.
| E | энергия кванта, или квант энергии, | Дж |
|---|---|---|
| ν | частота излучения, | Гц |
| h | постоянная Планка (квант действия), | Дж × с |
постоянная Планка (квант действия)
\[ h = 6,626176 × 10^ <-34>\]
то энергия кванта определяется формулой:
Кванты излучения, частоты (или длины волны) которых соответствуют области видимого света, называются световыми квантами.
Энергия кванта.
Главный параметр, определяющий энергию волны, — это ее амплитуда (точнее, квадрат амплитуды). В случае света амплитуда определяет интенсивность излучения. Однако при изучении явления фотоэффекта — выбивания светом электронов из металла — обнаружилось, что энергия выбитых электронов не связана с интенсивностью (амплитудой) излучения, а зависит только от его частоты. Оказалось, что энергия в электромагнитной волне раздроблена на порции, получившие название квантов. Энергия кванта электромагнитного излучения фиксирована и равна E = hν, где h = 4·10 -15 эВ·с = 6·10 -34 Дж·с — постоянная Планка. Энергию квантов в физике принято выражать в электрон-вольтах. От энергии квантов напрямую зависит способность излучения производить определенное воздействие на вещество.
Формула Планка — выражение для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела, которое было получено Максом Планком. Для плотности энергии излучения u(ω,T):
Формула Планка была получена после того, как стало ясно, что формула Рэлея — Джинса удовлетворительно описывает излучение только в области длинных волн. Для вывода формулы Планк сделал предположение о том, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых связана с частотой излучения выражением:
Коэффициент пропорциональности впоследствии назвали постоянной Планка, = 1.054 · 10 −27 эрг·с.
51.Фотоэффект. Законы фотоэффекта.
Фотоэффе́кт — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.
Внешний фотоэффект
Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называетсяфототоком.
Фотокатод — электрод вакуумного электронного прибора, непосредственно подвергающийся воздействию электромагнитных излучений и эмитирующий электроны под действием этого излучения.
Зависимость спектральной чувствительности от частоты или длины волны электромагнитного излучения называют спектральной характеристикой фотокатода.
Законы внешнего фотоэффекта
- Закон Столетова: при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения):
и 
- Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.
- Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота ν0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.
как найти энергию кванта измерения с динамикой волны 390нМ?
Для начала определите использованные термины, потому как НИКТО здесь не знает
что такое «квант измерения», «динамика волны» и какая единица обозначается большой буквой М
А просто энергия кванта через длину волны определяется как hc/L
По формуле энергии кванта:
Е=h*с / лямбда. ( Е -‘энергия кванта, h — постоянная Планка=6,63*10^(-34)Дж*с, с — скорость света=3*10:^8м/c,
лямбда — длина волны=3,9*10^(-7)м. )
Е=6,63*10^(-34)*3*10^8 / 3,9*10^(-7)=5,1*10^(-19)Дж. (3, 2эВ).
Похожие вопросы