Kvantne fizike: kvantni svojstva svjetlosti

Jeste li ikada razmišljali o tome šta čini u stvari, mnogi svjetlu pojava? Na primjer, uzmite fotoelektričnog efekta, toplotni talasi, fotohemijske procesi i slično - sve kvantne svojstva svjetlosti. Ako oni nisu otkrili naučnici radovi ne bi preselio sa mrtve tačke, u stvari, kao i naučni i tehnički napredak. Studiraju na sekciju kvantne optike, koja je neraskidivo povezana s iste grane fizike.

Quantum svojstva svjetla: definicije

Do nedavno, jasne i sveobuhvatne tumačenje ovog optički fenomen nije mogao dati. Oni se uspješno koristi u nauci i svakodnevnom životu, na osnovu toga graditi ne samo formulu, ali cijeli problem u fizici. Formulirati konačnu odluku dobiti samo od modernih naučnika koji je sumirao aktivnosti svojih prethodnika. Dakle, kvantni svojstva vala svjetlosti i - što je posljedica karakteristika svog emitera, čime atomi elektrona. Quantum (ili fotona) je formirana zbog činjenice da elektron prelazi na niži nivo energije, stvarajući na taj način elektromagnetskog impulsa.

Prvi optički zapažanja

XIX столетии. Pretpostavka o prisustvu kvantne svojstva svjetlosti pojavila u XIX stoljeću. Naučnici su otkrili i marljivo pojave kao što su difrakcija, smetnje i polarizacije. Uz njihovu pomoć, elektromagnetna teorija talasa svjetlosti je izvedena. To je bila zasnovana na ubrzanje kretanja elektrona u oscilacija tijela. Kao rezultat toga, vrućina, zatim talasi svetlosti se pojavila iza njega. Prvi autor hipotezu na ovu temu je formirao Englez D. Rayleigh. On se smatra kao sistem zračenja jednak i stalni valovi, i u zatvorenom prostoru. U skladu sa svojim zaključcima, sa smanjenjem svoju proizvodnju talasnih dužina treba stalno povećava, štoviše, moraju imati ultraljubičastom i x-zraka. U praksi, sve ovo nije potvrđena, a to je još jedan teoretičar.

Planck formula

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Na početku XX vijeka Maks Plank - njemačko-rođeni fizičar - je iznijela zanimljiv hipotezu. Prema njenim riječima, emisija i apsorpcija svjetlosti ne dolazi u kontinuitetu, kao što se ranije mislilo, a porcije - kvanti, ili kako ih nazivaju fotoni. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Plankova konstanta je uveden - proporcionalnosti faktor predstavlja slovo h, i to je bio jednak 6,63 × 10 ^-34 J · s. v – частота света. Da bi se izračunao energiju svakog fotona, potrebno još jednu vrijednost - v - frekvencija svjetlosti. Plankova konstanta pomnožena sa frekvencijom, a kao rezultat dobila energija jednog fotona. Od nemački naučnik precizno i pravilno osiguran u jednostavnoj formuli, kvantne svojstva svjetlosti, koja je prethodno utvrđeno H. Hertz, i označena je kao fotoelektričnog efekta.

Otkriće fotoelektričnog efekta

Kao što smo rekli, naučnik Genrih Gerts je bio prvi koji je skrenuo pažnju na kvantnoj svojstva svjetlosti nezamechaemye ranije. Fotoefekat je otkrivena u 1887 kada je naučnik pridružio osvijetljen cink ploču i štap za elektrometar. U slučaju kada je ploča u pitanju pozitivan naboj je elektrometar nije otpušten. Ako se negativni naboj emituje, uređaj počinje da obavlja, čim ploča pada ultraljubičastih zraka. Tokom ovog praktično iskustvo je pokazalo da je ploča je izložena svjetlu može zračiti negativne električnih naboja, koji je kasnije dobio odgovarajuće ime - elektrona.

Praktično iskustvo Stoletova

Praktična eksperimenti sa elektronima sproveo ruski istraživač Alexander Stoletov. Za svoje eksperimente je koristio sijalica vakuum stakla i dvije elektrode. Jedna elektroda je korišten za prenos električne energije, a drugi je osvijetljen, te je doveden u negativni pol baterije. Tokom ove operacije, trenutni počinje da povećanje snage, ali nakon nekog vremena je postao konstantan i direktno proporcionalan zračenja svjetlosti. Kao rezultat toga, utvrđeno je da je kinetička energija elektrona, kao i odlaganje napon ne zavisi moć svjetlosti. Ali porast učestalosti svjetlosti uzrokuje da raste ova cifra.

Novi kvantni svojstva svjetla: fotoelektričnog efekta i njeni zakoni

Tokom razvoja Hertz teorije i prakse Stoletov povučeno tri osnovna zakona, koji je, kako se ispostavilo, fotoni su u funkciji:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Lampica napajanja koja pada na površini tijela direktno je proporcionalna jačini zasićenja struje.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Lampica napajanja ne utiče na kinetičku energiju fotoelektronskom, ali je frekvencija svjetlosti je uzrok najnovijih linearnog rasta.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Postoji neka vrsta "crvenog ruba fotoelektričnog efekta." Suština je da ako je frekvencija manja od minimalne indikator frekvencije svjetlo za dati materijal, fotoelektričnog efekta se posmatra.

dve teorije sudara Poteškoće

Nakon formula izvedena Max Planck, nauke pred dilemom. Prethodno izvedeni talasa, i kvantne svojstva svjetlosti, koje su bile otvorene malo kasnije, nije mogla postojati u okviru opšteprihvaćenim zakonima fizike. U skladu sa elektromagnetnim, stara teorija, svi elektroni tijela, koji pada na svjetlo treba doći u prisiljeni oscilacija na istoj frekvenciji. To bi generirati beskonačnu kinetička energija koja je prilično nemoguće. Osim toga, za akumulaciju potrebne količine ostatka ostati energija elektrona je potrebno biti u mogućnosti da nekoliko desetina minuta, dok je fotoelektričnog efekta, u praksi, ne postoji ni najmanja kašnjenja. Dodatnu konfuziju nastao i iz činjenice da je energija photoelectrons ne zavisi moć svjetlosti. Osim toga, nije crveni rub fotoelektričnog efekta, a ne je izračunata proporcionalna frekvenciji elektrona kinetičke energije svjetlosti je otvoren. Stara teorija nije mogao objasniti jasno vidljive golim okom fizičkih fenomena, a novi još nije u potpunosti razrađen.

Racionalizam Alberta Eynshteyna

Samo u 1905. godine, veliki fizičar Albert Einstein je pokazao u praksi i zglobni u teoriji, o čemu se radi - pravu prirodu svjetlosti. I kvantne val svojstva, otvorio dva suprotna jedni druge hipoteze u jednakim dijelovima svojstvene fotona. Da bi upotpunili sliku nedostajala samo načelo kašnjenjem, odnosno točnu lokaciju fotona u svemiru. Svaki foton - čestica koja se može apsorbira ili emitovano u cjelini. Elektron "gutanja" unutra foton povećava svoj naboj na vrijednosti energije apsorbuje čestice. Nadalje, unutar fotokatodne elektron kreće na njegovoj površini, uz održavanje "duplu dozu" energije, koji izlaz se pretvara u kinetičku energiju. Na ovaj jednostavan način, i fotoelektričnog efekta se provodi u kojem nema odloženim reakcije. U finišu elektrona stvara sama kvantni, koji pada na površini tijela, zrači sa još više energije. Što je veći broj fotona proizvodi - moćniji zračenja, odnosno, kao i fluktuacije svjetlosti talasa raste.

Najjednostavnije uređaja, koji se zasnivaju na principu fotoelektričnog efekta

Nakon otkrića njemački naučnici početkom dvadesetog stoljeća, aplikacija ulazi u kvantnoj svojstva svjetlo za proizvodnju raznih uređaja. Izuma, čiji rad je fotoelektričnog efekta, pod nazivom solarne ćelije, najjednostavniji predstavnik koji - vakuum. Među svoje nedostatke može nazvati slabe struje provodljivost, niska osjetljivost na duge zračenja, zbog čega se ne može koristiti u AC kola. Vakuum aparata je naširoko koristi u fotometrija, oni izmjeriti snagu sjaja i svjetlosti kvaliteta. On je također igra važnu ulogu u fototelefonah i tijekom audio reprodukcije.

Fotonaponske ćelije sa provođenjem funkcijama

Bilo je sasvim drugačiji tip uređaja, koji se zasnivaju na kvantnoj svojstva svjetlosti. Njihov cilj - za promjenu gustoće nosač. Ovaj fenomen se ponekad naziva interni fotoelektričnog efekta, i to je osnova rada photoconductors. Ove poluvodiča igraju vrlo važnu ulogu u našem svakodnevnom životu. Po prvi put su počeli da koriste retro automobila. Onda oni pružaju rad elektronike i baterije. Sredinom dvadesetog stoljeća počeli da primjenjuju takve solarne ćelije za izgradnju svemirske brodove. Do sada je, zbog internih fotoelektričnog efekta upravljati barijere u metrou, prijenosni kalkulatori i solarnih panela.

fotohemijskim reakcije

Svjetlo, priroda koja je samo djelomično dostupan znanosti u dvadesetom stoljeću, u stvari, to utječe na kemijske i biološke procese. Pod uticajem toka počinje kvantne molekularne proces disocijacije i njihovo spajanje sa atomima. U nauci, to je poznato kao fotohemija, au prirodi jednog od njegovih manifestacija je fotosinteze. To je zbog svjetlosne valove procese emisije određenih materija koje produciraju ćelija u ekstracelularnog prostora, pri čemu je biljka postaje zeleno.

Utjecati na kvantne svojstva svjetlosti i ljudskog vida. Dobijanje na retina, foton pokreće proces razgradnje proteinskih molekula. Ova informacija se transportuje neurona u mozgu, a nakon tretmana, svi možemo vidjeti svjetlo. Nightfall proteinske molekule je obnovljena i vizija je prilagođen novim uslovima.

rezultati

Saznali smo u toku ovog članka, koji je uglavnom kvantni svojstva svjetlosti su prikazani u fenomen nazvan fotoelektričnog efekta. Svaki foton ima naboja i mase, a kada se suoče sa elektron pada u nju. Quantum i elektrona postati jedan, a njihova zajednička energija se pretvara u kinetičku energiju, koja, strogo govoreći, neophodne za implementaciju fotoelektričnog efekta. Oscilacija talas proizvedene na taj način može povećati energija fotona, ali samo do određene mjere.

danas fotoelektričnog efekta je bitna komponenta većine tipova opreme. Na svojoj osnovi svemirskih brodova i satelita zgrade, razvijati solarne ćelije koriste se kao izvor dodatne energije. Osim toga, svjetlost valovi imaju veliki utjecaj na kemijske i biološke procese na Zemlji. Trošak običnih suncu su biljke zelene, Zemljine atmosfere je obojena punu paletu plave, i vidimo svijet kao što je to.