ла на поверхню, рівну імпульсу, який передають поверхні за 1 с все n фотонів, виражається формулою
p=
або
p=(1.4)
де I=nh - інтенсивність світла; w=I / c - об'ємна щільність енергії падаючого випромінювання. Формула (1.4) підтверджується експериментальними результатами П. Н. Лебедєва по вимірюванню світлового тиску.
Треба зауважити, що тиск світла однаково успішно пояснюється як хвильової, так і квантової теорії світла. Звідси випливає, що світлове тиск не може вважатися переконливим доказом справедливості існування квантових властивостей випромінювання.
Ефект Комптона
. Квантові властивості світла проявляються в ефекті, який виявив А. Комптон (1922), спостерігаючи розсіювання монохроматичного рентгенівського випромінювання «легкими» речовинами (графіт, парафін та ін.) Далі буде зупинка на походження і властивості рентгенівського випромінювання, яке являє собою електромагнітні хвилі з меншою довжиною хвилі, ніж ультрафіолетове випромінювання. Схема досвіду Комптона зображена на рис. 1.
Рис. 1.
Вузький диафрагмированного пучок монохроматичного рентгенівського випромінювання нападає на «легке» рассеивающее речовина K і після розсіювання на кут потрапляє в приймач - рентгенівський спектрограф D, де вимірюється довжина хвилі розсіяного випромінювання. Досліди Комптона показали, що довжина хвилі? « розсіяного випромінювання більше довжини хвилі? падаючого випромінювання, причому різниця? »-? залежить тільки від кута розсіювання:
(2.1)
де - комптонівська довжина хвилі. Це явище отримало назву ефекту Комптона.
. Класична хвильова теорія розсіювання світла виявилася безсилою в поясненні ефекту Комптона. Відповідно до цієї теорії, розсіювання світла пов'язане з виникненням в речовині під дією падаючого світла вторинних електромагнітних хвиль тієї ж частоти (довжини хвилі).
З квантової точки зору розсіювання світла, як і фотоефект, є результатом взаємодії фотонів падаючого на речовину випромінювання з електронами цієї речовини. При цьому взаємодії повинні виконуватися закони збереження енергії та імпульсу в системі речовина - випромінювання, яку можна вважати ізольованою. Якщо припустити, що фотон падає на спочиваючий вільний електрон речовини і поглинається їм, то одночасно виконуються наступні дві умови:
(2.2)
де і p - кінетична енергія і імпульс, придбані електроном в результаті поглинання фотона з енергією h? . У загальному випадку для і p потрібно скористатися релятивістськими формулами (3.4) і (3.5). Тому умови (2.2) приймуть вигляд:
(2.2 ')
Легко бачити, що ці дві рівності не можуть виконуватися одночасно при довільних значеннях? , Відмінних від 0 і. Таким чином, фотоелектричне поглинання світла вільними електронами неможливо: воно суперечить законам збереження енергії та імпульсу.
Фотоефект може відбуватися тільки на «пов'язаних» електронах, що знаходяться, наприклад, в атомі газу, в твердому тілі і т.д. У цьому випадку рівняння (2.2 ') приймають в...
