Квантната физика: квантната својства на светлината

Дали некогаш сте размислувале за тоа што претставува всушност многу светлина феномени? На пример, земете фотоелектричниот ефект, топлотни бранови, фотохемиски процеси и слично - сите квантната својства на светлината. Ако тие не биле откриени, научниците дела не би се преселиле од мртва точка, всушност, како и научниот и техничкиот напредок. Студија делот на нивниот квантната оптика, што е нераскинливо поврзано со истата гранка на физиката.

Квантната својства на светлината: дефиниција

До неодамна, на јасен и сеопфатен толкување на овој оптички феномен не може да даде. Тие успешно се користи во науката и секојдневниот живот, врз оваа основа да се изгради не само формула, но целиот проблем во физиката. Формулирање конечна определба да се добијат само од современите научници кои ги сумираше активностите на своите претходници. Така, квантната бран својства на светлината и - последица на карактеристиките на своите емитери, со кој атомите се електрони. Квантна (или фотон) е формирана како резултат на фактот дека еден електрон којшто се движи за да се намали ниво на енергија, со што се генерира на електро-магнетни импулси.

Првиот оптички набљудувања

XIX столетии. Претпоставката за присуството на квантната својства на светлината се појави во XIX век. Научниците открија и совесно феномени како што дифракција, пречки и поларизација. Со нивна помош, електромагнетниот бран теорија на светлината е добиено. Тоа е врз основа на забрзување на движењето на електроните во текот на осцилации на телото. Како резултат на тоа, загрева, проследено со бранови на светлината се појави зад него. Хипотезата за прв авторот на оваа тема е формирана на Англичанецот Д. Rayleigh. Тој се смета за еден систем на зрачење еднакво и постојана бранови, и во затворен простор. Според неговите заклучоци, со намалување на производството како резултат на бранови должини, треба да се зголеми постојано, згора на тоа, бара да имаат ултравиолетови и х-зраци. Во пракса, сето ова не е потврдено, а тоа се уште теоретичар.

со формулата Планк

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. На почетокот на XX век Макс Планк - германски роден физичар - ја стави напред интересна хипотеза. Според неа, на емисија и апсорпција на светлината не се случува постојано, како што претходно се мислеше, и делови - кванти, или како што се нарекуваат фотони. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. постојана Планк беше воведен - фактор на пропорционалност претставена со буквата h, а тоа е еднакво на 6,63 × 10 ^-34 J · s. v – частота света. Со цел да се пресмета енергија на секој фотон, потребна уште една вредност - V - фреквенцијата на светлината. постојана Планк помножена со фреквенцијата, и како резултат добиен на енергија на еден фотон. Од германски научник точно и правилно обезбедени со едноставна формула, квантната својства на светлината, која претходно беше пронајден од страна на Х. Херц, и тоа, определени како фотоелектричниот ефект.

Ова откритие на фотоелектричниот ефект

Како што рековме, научникот Genrih Gerts беше првиот кој го привлече вниманието на квантната својства на светлината nezamechaemye порано. Фотоелектричниот ефект е откриен во 1887 година, кога еден научник приклучи осветлена плоча цинк и прачка на електромер. Во случај кога плочата збор за позитивен полнеж, електромер не е разрешен. Ако негативен полнеж се емитува, уредот започнува да се ослободи, штом плоча паѓа ултравиолетови зраци. Во текот на овој практично искуство е докажано дека плочата е изложен на светлина може да зрачи со негативен електричен обвиненија, кои подоцна доби соодветно име - електрони.

Практично искуство Stoletova

Практични експерименти со електрони спроведе Рускиот истражувач Александар Столетов. За неговите експерименти тој се користи вакуум стакло сијалица и двете електроди. Една електрода се користи за пренос на електрична енергија, а вториот беше осветлено, а тоа беше донесен на негативниот пол на акумулаторот. За време на оваа операција, сегашниот почнува да се зголеми силата, но по некое време тој стана постојан и директно пропорционален на зрачење на светлината. Како резултат на тоа, беше откриено дека кинетичката енергија на електроните, како и одложување на напонот не зависи од моќта на светлината. Но, зголемување на фреквенцијата на светлината предизвикува да се зголеми оваа бројка.

Нов квантната својства на светлината: фотоелектричниот ефект и нејзините закони

Во текот на развојот на Херц теоријата и практиката Столетов биле повлечени три основни закони, кои, како што се испостави, фотоните се функционира:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Моќ светлина што паѓа на површината на телото е директно пропорционална на силата на актуелната сатурација.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Моќ светло не влијае на кинетичката енергија на photoelectron, но фреквенцијата на светлината е причина за најновите линеарен пораст.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Постои еден вид на "црвено работ на фотоелектричниот ефект." Во крајна линија е дека ако фреквенцијата е помал од минималниот индикатор фреквенција светло за даден материјал, е забележан на фотоелектричниот ефект.

две теории судир Тешкотиите

По добиени формула Макс Планк, наука со кои се соочуваат со дилема. Претходно добиени бран, и квантната својства на светлината, кои беа отворени малку подоцна, не може да постои во рамките на општо прифатените закони на физиката. Во согласност со електромагнетни, старата теорија, сите електрони на телото, која паѓа на светлината треба да дојде во принудени осцилација на иста фреквенција. Ова ќе генерира бесконечен кинетичка енергија, која е сосема невозможно. Покрај тоа, за акумулација на потребниот износ на остатокот ќе остане на електрони енергија е потребно за да може да се десетици минути, додека на фотоелектричниот ефект, во пракса, не постои ниту најмала одлагање. Забуна настана и од фактот дека енергијата на photoelectrons не зависи од моќта на светлината. Покрај тоа, не има црвен крај на фотоелектричниот ефект, а не е пресметано пропорционална на фреквенцијата на електрони кинетичка енергија на светлината е отворена. Старата теорија не може да се објасни јасно видливи со голо око на физички феномени, а новите се уште не целосно разработени.

Рационализмот Алберта Eynshteyna

Само во 1905 година, големиот физичар Алберт Ајнштајн покажа во пракса и се артикулира во теорија, она што е - вистинската природа на светлината. И квантната бран својства, отворен од страна на две спротивни едни на други хипотези во еднакви делови својствени на фотони. Да се заврши сликата недостигаше само принципот на discreteness, односно точната локација на фотони во вселената. Секој фотон - честичка која може да се апсорбира или емитување како целина. Електронска "голтањето" увоз фотон зголемува своето полнење на вредноста на енергија се апсорбира од страна на честички. Понатаму, во внатрешноста на електрони, на photocathode се движи кон површината, додека одржувањето на "двојна доза" на енергија, со што производството се претвора во кинетичка енергија. Во овој едноставен начин, и фотоелектричниот ефект се врши во која нема одложена реакција. На крај на електрони произведува самата квантната, што паѓа на површината на телото, зрачи со уште повеќе енергија. Колку е поголем бројот на фотони произведен - помоќни зрачење, односно, и движењето на светлината бран расте.

Наједноставниот уреди, кои се врз основа на принципот на фотоелектричниот ефект

По откритијата направени од страна на германските научници во почетокот на дваесеттиот век, барањето се впушта во квантната својства на светлината за производство на различни уреди. Пронајдоци, чија работа е фотоелектричниот ефект, наречен соларни ќелии, наједноставниот претставник - вакуум. Меѓу неговите недостатоци може да се нарече слаба струја спроводливост, низок чувствителност на долго бран зрачење, кој е зошто тоа не може да се користи во AC кола. Уред за вакуум е широко се користат во фотометрија, тие се измери силата на светлината и светлината квалитет. Тој, исто така, игра важна улога во fototelefonah и за време на аудио репродукција.

Фотоволтаични ќелии со спроведување функции

Тоа беше сосема друг тип на уреди, кои се врз основа на квантната својства на светлината. Нивната цел - да се промени густина на превозникот. Овој феномен е понекогаш се нарекува внатрешна фотоелектричниот ефект, а тоа е основа на работењето photoconductors. Овие полупроводници се игра многу важна улога во нашиот секојдневен живот. За прв пат тие почнаа да го користат ретро автомобили. Потоа тие ги обезбедуваат електроника и батерија операција. Во средината на дваесеттиот век почна да се применува како соларни ќелии за изградба на вселенски бродови. До сега, се должи на внатрешна фотоелектричниот ефект работат на turnstiles во метрото, преносни сметачи и соларни панели.

фотохемиски реакции

Светлина, природата на која беше само делумно достапни науката во дваесеттиот век, всушност, тоа влијае на хемиски и биолошки процеси. Под влијание на проток почнува квантен процес молекуларна дисоцијација и нивното спојување со атоми. Во науката, тоа е познато како фотохемијата и во природата на една од своите манифестации е фотосинтеза. Тоа се должи на светлината бранови процеси на емисиите на одредени супстанции произведени од страна на клетките во екстрацелуларниот простор, при што растението станува зелена.

Влијае на квантната својства на светлината и човечки вид. Прв на ретината, фотон активира процесот на распаѓање на протеински молекули. Оваа информација се пренесува од невроните во мозокот, и после третманот, сите ние да ја види светлината. Паѓањето на ноќта протеински молекул е реставрирана и визија се сместени на новите услови.

резултати

Дознавме во текот на овој член, што главно се квантната својства на светлината се прикажани во феноменот наречен фотоелектричниот ефект. Секој фотон има полнење и маса, а кога ќе се соочат со електрон паѓа во неа. Квантна и електрони стануваат едно, и нивната комбинација енергија се претвора во кинетичка енергија, која, строго земено, потребни за спроведување на фотоелектричниот ефект. на тој начин произведува осцилации на бранот може да се зголеми енергетската фотон, но само до одредена мерка.

Фотоелектричниот ефект денес е суштинска компонента на повеќето видови на опрема. Врз основа на него просторот бродови на зградата и сателити, развивање на соларни ќелии се користат како извор на помошна енергија. Покрај тоа, на светлината бранови имаат големо влијание на хемиски и биолошки процеси на Земјата. На сметка на обичните сончева светлина растенија се зелени, во Земјината атмосфера е насликан целосна палета на сина, и го гледаме светот како што е.