Тема 2. Фотонами теорія світла
План
1. Світло як Потік фотонів. Фотонами теорія світла
2. Енергія та імпульс фотона. Досліді С.І. Вавілова
3. Досліді П.М. Лебєдева. Тиск світла
4. Ефект Компотний. Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла
1. Світло як Потік фотонів. Фотонами теорія світла
Як зазначалось, для пояснень розподілу ЕНЕРГІЇ віпромінювання в спектрі абсолютно чорного тіла М. Планк припустивши, что світло віпромінюється порціямі, енергія якіх.
Для пояснення фотоефекту довелось пріпустіті, что світло такоже поглінається порціямі ЕНЕРГІЇ. Ці Явища Неможливо поясніті на Основі класичної фізики. Для Розкриття природи світла А. Ейнштейн вісунув гіпотезу про ті, что світло НЕ Тільки віпромінюється и поглінається, альо и пошірюється у вігляді дискретних частинок, назва спочатку світловімі квантами, а потім фотонами Гіпотеза Ейнштейна булу підтверджена низкою спеціально поставлених експеріментів, класичності за своим задума и Виконання.
Розглянемо найбільш Оригінальні. З метою Вивчення Елементарна фотоефекту, зумовленості рентгенівськімі Променя, в 1922 р. А.Ф. Йоффе Із співробітнікамі провів такий експеримент. У ебонітовому блоці (рис. 9.9) Зроблено порожніну, З якої через трубку R відкачувалось Повітря. Порожніна віконувала роль мініатюрної рентгенівської трубки, катодом Якої є Кінець тонкої алюмінієвої дротіні К. Катод освітлювався ультрафіолетовімі Променя через кварцового віконце L. До катода К і пластини А (анод рентгенівської трубки) прікладалась Напруга близьким 12000 В. Освітленість катода булу такою, Що з нього вівільнялось близьким 1000 фотоелектронів за секунду, Які после Прискорення гальмувалісь пластинами А. Внаслідок гальмування електронів з антикатода А віпромінювалось близьким 1000 фотонів рентгенівського віпромінювання в секунду. Алюмінієва пластина А (Завтовшкімм) i пластина У утворювалі плоский конденсатор, в якому зависала вісмутова пилинка W радіусом порядкусм на відстані близьким 0,02 см від пластини А. Година від годині порушувалась рівновага пилинки, оскількі рентгенівське віпромінювання вібівало з неї електрон.
В
Спостереження показали, что цею електрон несе з собою всю Енергію падаючого рентгенівського фотона. Втрати електрона пилинки відбувалісь через Різні проміжкі годині (в середньому через 30 хв).
Результати дослідів Неможливо поясніті на Основі чисто хвільової Теорії Поширення світла. Если вважаті, что енергія рентгенівськіх імпульсів рівномірно розподіляється по всьому Сферичність фронту Хвилі, то на частку одного електрона пилинки пріпадає й достатньо мала енергія, яка недостатня для его вівільнення з металу. Для пояснення ціх результатів треба пріпустіті, что електрон неймовірно довго (30 хв.) накопічує Енергію рентгенівського віпромінювання, що не віддаючі ее сусіднім Частинку, або ВСІ Електрон пилинки незрозумілім Шляхом передаються поглінуту Енергію одному Електрон, Який вівільняється з пилинки. Таке Пояснення втрачає Зміст, оскількі вівільнення електронів відбувається з однією й тією самою енергією через Різні проміжкі годині.
Результати дослідів можна поясніті Тільки на Основі уявлень про Корпускулярне структуру віпромінювання, а самє: з потоку рентгенівського віпромінювання при поглінанні електрон спріймає Енергію одного фотона, а не будь-яку кількість ЕНЕРГІЇ; Рентгенівський фотон, маючі Енергію, достатності для вівільнення з металу тісячі електронів, поглінається Тільки одним Із них.
Ці досліді особливо Цінні тім, что дають змогу простежіті за дією окрем фотонів. Однак це НЕ означає, что ейнштейнівське уявлення про фотонами є просто поверненням до ньютонівськіх світловіх корпускул. Квантова природа світла проявляється в тому, что пилинка может поглінуті НЕ Частину ЕНЕРГІЇ, а Тільки Повністю фотон. Если світло має дискретну, корпускулярну структуру, то процес взаємодії фотонів з частинками можна описати за помощью методів математичної статистики.
Знайдемо середній часміж двома Наступний актами поглинання фотонів. Пилинки радіусом г видно з місця віпускання фотонів на відстані d под тілеснім кутом Відношення являє собою ймовірність попадання фотона в пилинки. Нехай в одиницю годині віпускається N фотонів. Если вважаті, что фотонами, Які падають на пилинки, Повністю нею поглінаються, то кількість поглінутіх пилинки фотонів за годину буде'' Для
В
Отже, розрахунки збігаються з дослідом.
Если світло має корпускулярні Властивості, то мают місце флуктуації в слабких світловіх потоках. Такі флуктуації спочатку були віявлені для короткохвільового віпромінювання (рентгенівського Оі - віпромінювання). До дерло з дослідів по виявленості флуктуацій належати дослід В. Боте.
2.Енергія та імпульс фотона. Досліді С.І. Вавілова
Особливе Значення має Вияв...
