Kvantinė fizika: kvantinės šviesos savybes

Ar kada nors pagalvojote apie tai, kas yra iš tikrųjų daug šviesos reiškinius? Pavyzdžiui, imtis fotoefektas, karščio bangos, fotocheminis procesus ir pan - visos kvantinės šviesos savybes. Jei jie nebuvo atrastas, mokslininkai darbai nebūtų perkelta iš mirties taško, iš tikrųjų, taip pat mokslo ir technikos pažanga. Ištirti jų skyrių kvantinės optikos, kuri yra neatskiriamai susijusios su tos pačios šakos fizikos.

Kvantinė savybės šviesa: apibrėžimas

Dar visai neseniai, aiški ir išsami interpretacija šio optinio reiškinio negalėjo duoti. Jie sėkmingai naudojami mokslo ir kasdieniame gyvenime, remiantis šiuo pagrindu kurti ne tik formulę, bet visa problema fizikos. Suformuluoti galutinį sprendimą galima gauti tik iš šiuolaikinių mokslininkų, kurie apibendrino savo pirmtakų veiklą. Tokiu būdu, kvantinės bangų savybės šviesos ir - iš jos spinduolių funkcijų pasekmė, kuo atomai yra elektronai. Kvantinės (arba fotonų) yra suformuotas dėl to, kad elektronas juda sumažinti energijos lygį, tokiu būdu sukuriant elektromagnetinius impulsus.

Pirmieji optiniai pastabos

XIX столетии. Prielaida apie kvantinių savybių šviesos akivaizdoje pasirodė XIX a. Mokslininkai atrado ir kruopščiai reiškinių, pavyzdžiui, kaip difrakcijos, trikdžių ir poliarizaciją. Su jų pagalba, buvo kilęs elektromagnetinės bangos teorija šviesos. Jis buvo pagrįstas dėl elektronų judėjimo didėjimą per kūno svyravimų. Kaip rezultatas, šildo, o po to bangos šviesos pasirodė paskos. Pirmasis autoriaus hipotezė šiuo klausimu suformavo anglas D. Relėjaus. Jis yra laikomas radiacijos lygių ir nuolatinių bangų sistema, ir uždaroje erdvėje. Pasak išvadų, su savo išėjimo bangos ilgio sumažėjimas turėtų padidinti nuolat, be to, privalo turėti ultravioletinių ir rentgeno spindulių. Praktiškai visa tai nebuvo patvirtinta, ir jis paėmė kitą teoretikas.

Planko formulė

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Tuo XX amžiaus Maks Plank pradžioje - Vokietijos gimęs fizikas - iškėlė įdomią hipotezę. Pasak jos, emisijos ir absorbcijos šviesos nevyksta nuolat, kaip manyta anksčiau, o porcijos - Quanta, ar kaip jie vadinami fotonus. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Planko konstanta buvo įvesta - proporcingumo koeficientas atstovauja raide h, ir tai buvo lygus 6,63 × 10 ^-34 J · s. v – частота света. Kad būtų galima apskaičiuoti kiekvieno fotono energiją, reikia dar vieną reikšmę - V - šviesos dažnis. Planko konstanta dauginama iš dažnio, ir kaip rezultatas, gautas iš vieno fotono energiją. Nuo vokiečių mokslininkas tiksliai ir teisingai pritvirtinti paprastą formulę, kvantinės šviesos savybes, kurios anksčiau buvo rasti H. Hertz, ir paskirta jį kaip fotoefektas.

Iš fotoefektas atradimas

Kaip jau sakėme, mokslininkas Genrih Gerts buvo pirmasis, kuris atkreipė dėmesį į kvantinės šviesos savybes nezamechaemye anksčiau. Fotoefektas buvo atrasta 1887, kai mokslininkas sujungtos apšviesti cinko plokštelę ir į elektrometro lazdele. Tuo atveju, kai plokštelė ateina į teigiamą krūvį, The elektrometras nėra baigta. Jei neigiamas mokestis yra išmetama, prietaisas pradeda vykdyti, kai tik plokštelė patenka ultravioletinių spindulių. Per šį praktinės patirties, buvo įrodyta, kad plokštelė yra veikiami šviesos gali spinduliuoti neigiamus elektros mokesčius, kuri vėliau gavo atitinkamą pavadinimą - elektronus.

Praktinė patirtis Stoletova

Praktiniai eksperimentai su elektronų atliko rusų mokslininko Alexander Stoletovo. Jo eksperimentų jis naudojamas dulkių Stiklinė kolba ir du elektrodai. Vienas elektrodas buvo naudojama elektros energijos perdavimo, o antrasis buvo apšviestas, ir jis buvo atvežtas į neigiamą polių baterijos. Šios operacijos metu, dabartinis pradeda padidinti jėgą, bet po kurio laiko jis tapo pastovus ir tiesiogiai proporcingas šviesos spindulių. Kaip rezultatas, buvo nustatyta, kad kinetinė energija elektronų, taip pat atidėti įtampa nepriklauso nuo šviesos galios. Tačiau į šviesos dažnio padidėjimas sukelia augti šį skaičių.

Nauja kvantinė šviesos savybes: per fotoefektas ir jo dėsniai

Per Herco teorija ir praktika Stoletovo plėtros buvo atšauktas tris pagrindinius įstatymus, kurie, kaip paaiškėjo, fotonai veikia:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Maitinimo lemputė, kad patenka ant kūno paviršiaus yra tiesiogiai proporcingas soties srovės stiprumas.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Maitinimo lemputė neturi įtakos kinetinės energijos fotoelektronų, bet šviesos dažnis yra naujausia linijinio augimo priežastis.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Yra natūra "raudono krašto fotoefektas." Esmė yra ta, kad jei dažnis yra mažesnis nei minimalus dažnis indikatoriaus lemputė už tam tikrą medžiagą, fotoefektas yra stebimas.

dvi teorijos susidūrimo patiriami

Po to, kai formulė kilęs Max Planck, mokslo susiduria su dilema. Anksčiau gautos bangos, o kvantiniai savybės šviesa, kuri buvo atvira šiek tiek vėliau, negalėjo egzistuoti iš visuotinai pripažintų įstatymų fizikos srityje. Pagal elektromagnetinės, senas teorija, visi kūno elektronai, kurie patenka į šviesą turėtų ateiti į priverstinio svyravimo tuo pačiu dažniu. Tai sukuria begalinį kinetinę energiją, kuri yra visiškai neįmanoma. Be to, dėl reikalaujamos sumos poilsio kaupimo išliktų elektronų energija yra būtina, kad būtų galima dešimtis minučių, o fotoefektas, praktikoje yra ne menkiausio delsimo. Daugiau painiava kilo iš to, kad fotoelektronų energija nepriklauso nuo šviesos galios. Be to, turi ne raudoną kraštą fotoefektas, ir nebuvo skaičiuojamas proporcingas elektronų kinetinės energijos šviesos dažnis buvo atidaryta. Senas teorija negalėjo paaiškinti aiškiai matoma su fizikinių reiškinių akis, ir naujas dar visiškai parengta.

Racionalizmas Alberta Eynshteyna

Tik 1905 metais, puikus fizikas Albert Einstein parodė praktikoje formuojamą ir teorijos, kas tai - tiesa pobūdis šviesos. Ir kvantinės bangų savybės, atviros dviejų viena priešais kitą hipotezės lygiomis dalimis, būdingų fotonų. Norėdami baigti vaizdo trūko tik atskirumo principą, ty miesto fotonų erdvėje. Kiekvienas fotonų - dalelių, kurios gali būti absorbuojamas arba išskiriamas kaip visuma. Elektronų "rijimas" vidų fotonų padidina savo mokestį dėl sugertos dalelių energijos vertės. Be to, viduje Fotokatodo elektronų pereina į jo paviršių, išlaikant "dvigubos dozės" energijos, kuri produkcija virsta kinetine energija. Šiuo paprastu būdu ir fotoefektas atliekamas kurių nė pavėluotos reakcijos. Pasibaigus elektronų apdaila gamina pati kvantinio, kuri priklauso nuo kūno paviršiaus, aktyvieji dar daugiau energijos. Kuo didesnis fotonų pagamintų skaičius - daugiau galingas spinduliavimas, atitinkamai, ir šviesos bangos svyravimo auga.

Paprasčiausias prietaisai, kurie yra pagrįsti remiantis fotoefektas principo

Po atradimų padaryta Vokietijos mokslininkai XX amžiaus pradžioje, paraiška patenka į kvantinės šviesos savybes, skirtų įvairių įrenginių gamybos. Išradimai, kurių veikimas yra fotoefektas, vadinami saulės elementai, paprasčiausias atstovybės kurių - Vakuuminis. Tarp jo trūkumai, gali būti vadinama silpna srovė laidumas, mažas jautrumas ilgą bangų spinduliavimo, kuris yra, kodėl jis negali būti naudojamas kintamosios srovės grandines. Vakuuminis prietaisas plačiai naudojamas fotometrijos, jie matuoja ryškumo ir šviesos kokybę stiprumą. Jis taip pat vaidina svarbų vaidmenį fototelefonah ir garso atkūrimo metu.

Fotovoltiniai elementai su laidumo funkcijas

Tai buvo gana skirtingo tipo įrenginių, kurie remiasi kvantinės šviesos savybes. Jų tikslas - pakeisti krūvininkų tankį. Šis reiškinys kartais vadinamas vidaus fotoefektas, ir tai yra veikimo fotopuslaidininkiuose pagrindas. Šie puslaidininkiai vaidina labai svarbų vaidmenį mūsų kasdieniame gyvenime. Pirmą kartą jie pradėjo naudoti retro automobilius. Tada jie teikia Elektronika ir baterijos veikimą. Atsižvelgiant į XX amžiaus viduryje pradėjo taikyti tokias celes statybos erdvėlaivius. Iki šiol dėl vidaus fotoefektas veikti turniketai metro, nešiojami skaičiuotuvai ir saulės kolektorių.

fotocheminės reakcijos

Šviesos, kurio pobūdis buvo tik iš dalies galima mokslas dvidešimtajame amžiuje, iš tikrųjų, tai įtakoja cheminius ir biologinius procesus. Pagal srauto įtakos prasideda kvantinės molekulinę disociacijos procesą ir apie savo susijungimą su atomais,. Moksle, tai vadinama fotochemijoje, o vieno iš jos apraiškų pobūdį yra fotosintezė. Būtent dėl šviesos bangų procesų emisijos tam tikrų medžiagų, pagamintų iš ląstelių į tarpląstelinio erdvėje, pagal kurią augalas tampa žalia.

Įtakos kvantines šviesos savybes ir žmogaus vizija. Vis dėl tinklainės fotonas sukelia irimo baltymų molekulių procesą. Ši informacija yra gabenami neuronų smegenyse, ir po gydymo, mes visi galime pamatyti šviesą. Vakarop baltymų molekulės yra atkurta ir vizija yra apgyvendinami prie naujų sąlygų.

rezultatai

Mes sužinojome, šio straipsnio, kuris yra daugiausia kvantinės šviesos savybes rodomi reiškinys vadinamas fotoefektas žinoma. Kiekvienas fotonas turi savo krūvį ir masę, o kai susiduria su elektronų patenka į jį. Kvantinė ir elektronų tampa viena, ir jų bendra energija paverčiama kinetine energija, kuri, griežtai kalbant, būtinas už fotoelektrinio efekto įgyvendinimą. Taip pagamintas bangų virpesių gali padidinti fotonų energiją, bet tik iki tam tikro priemonę.

Fotoefektas šiandien yra esminė daugelio tipų įrenginių. Jo pagrindu pastato plotas laivai ir palydovai, plėtoti saulės elementai yra naudojami kaip pagalbinį energijos šaltinį. Be to, šviesos bangos turi didelę įtaką cheminių ir biologinių procesų Žemėje. Paprastų saulės išlaidos augalai yra žali, Žemės atmosferoje yra dažytos visą paletę mėlyna, ir mes pamatyti pasaulį, kaip ji yra.