при вивченні спектру випускання абсолютно чорного тіла, тобто тіла, яке поглинає всі падаючі на нього випромінювання будь-якої частоти, фізика не змогла в рамках електромагнітної теорії пояснити розподіл енергії по довжинах хвиль. Розбіжність між теоретичною (пунктирна) і експериментальної (суцільна) кривими розподілу щільності потужності випромінювання в спектрі абсолютно чорного тіла (рис. 19.1), тобто відмінність між теорією та досвідом, було так значно, що його назвали «ультрафіолетової катастрофою» Електромагнітна теорія не могла також пояснити виникнення лінійчатих спектрів газів і закони фотоефекту.
Рис. 1.1
Нова теорія світла була висунута М. Планком в 1900 р. Згідно гіпотезі М. Планка, електрони атомів випромінюють світло не безперервно, а окремими порціями - квантами. Енергія кванта W пропорційна частоті коливань ? :
W = h? ,
де h - коефіцієнт пропорційності, званий постійної Планка:
h =6,62? 10? 34 Дж з
Так як випромінювання випускається порціями, то енергія атома або молекули (осцилятора) може приймати лише певний дискретний ряд значень, кратних цілому числу електронних порцій ? , т . е. бути рівною h? , 2 h? , 3 h? і т . д. Не існує коливань, енергія яких має проміжне значення між двома послідовними цілими числами, кратними h? . Це означає, що на атомно-молекулярному рівні коливання відбуваються не з будь-якими значеннями амплітуд. Допустимі значення амплітуд визначаються частотою коливань.
Використовуючи це припущення і статистичні методи, М. Планк зумів отримати формулу розподілу енергії в спектрі випромінювання, відповідну експериментальним даним (див. рис. 1.1).
Квантові уявлення про світло, введені в науку Планком, розвинув далі А. Ейнштейн. Він дійшов висновку, що світло не тільки випромінюється, але й поширюється в просторі, і поглинається речовиною у вигляді квантів.
Квантова теорія світла допомогла пояснити ряд явищ, які спостерігаються при взаємодії світла з речовиною.
2. Фотоефект і його закони
Фотоефект виникає при взаємодії речовини з поглинається електромагнітним випромінюванням.
Розрізняють зовнішній і внутрішній фотоефект.
Зовнішнім фотоефектом називається явище виривання електронів з речовини під дією падаючого на нього світла.
Внутрішнім фотоефектом називається явище збільшення концентрації носіїв заряду в речовині, а отже, і збільшення електропровідності речовини під дією світла. Окремим випадком внутрішнього фотоефекту є вентильний фотоефект - явище виникнення під дією світла електрорушійної сили в контакті двох різних напівпровідників або напівпровідника і металу.
Зовнішній фотоефект був відкритий в 1887 р. Г. Герцем, а досліджений детально в 1888-1890 рр.. А. Г. Столєтова. У дослідах з електромагнітними хвилями Г. Герц зауважив, що проскакування іскри між цинковими кульками розрядника відбувається при ...
