Корпускулярные свойства света. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Корпускулярные свойства света.

Возникновение тени, излучение и поглощение света различными веществами, фотоэффект.

Постоянная Планка.

Правило Планка установило зависимость между порцией энергии, которую называют квантом, и частотой излучения. Опытным путем было установлено, что h=6,63 10^-34 Дж с.

Фотоэффект.

Фотоэффект- явление вырывания электронов из вещества под действием света. Фототок- ток, возникший под действием света. В отсутствии напряжения (U=0) I_Ф¹0. Фототок возрастает только до определенного значения (его мах.)- фототока насыщения. I_Ф=0 при задерживающем напряжении U_З=mu²/2.

Законы фотоэффекта.

1)При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырывающихся из катода за единицу времени, пропорционально интенсивности падающего света. Iнас.=¦(I), где I- интенсивность.

2)Максимальное значение скорости фотоэлектронов не зависит от интенсивности света, а определяется только его частотой. Чем больше частота, тем больше скорость.

3)Для каждого вещества существует «красная» граница фотоэффекта, то есть наименьшей частотой света (или наибольшей длиной волны), при которой еще возможен внешний фотоэффект.

Фотон.

Фотон- порция энергии света. Он движется со скоростью света в вакууме и имеет нулевую массу покоя. Энергия фотона Е=hn, где h- постоянная Планка, h=6,63 10^-34 Дж с, а его импульс p=hn/c. Свет имеет прерывистую структуру и может поглощаться любым веществом строго определенными порциями- фотонами. Один фотон выбивает только один электрон.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

hn=Aвыхода+mu²/2. А=hn_МИН (еще есть фотоэффект).Þ hn=hn_МИН+mu²/2=hn_МИН+eU_ЗАДЕРЖ.Þ eU_ЗАДЕРЖ=h(n-n_МИН).

Давление света.

Максвелл: P=E/c; Лебедев: P=mc Þ E=mc².

Опыты Лебедева по измерению давления света.

1.Световой пучок света производит давление как на поглощающие, так и на отражающие поверхности. 2.Давление света прямо пропорционально энергии падающего света на единицу площади в единицу времени. Из этих опытов следует, что свет обладает массой. P=E/c; P=mc Þ E=mc². Лебедев доказал, что свет- особая форма материи.

Постулаты Эйнштейна.

1)  Скорость света не зависит от системы отсчета.

2)  E=mc².

Связь между массой и энергией.

Квантовые постулаты Бора.

1)«постулат о стационарных состояниях»:

Атомы могут существовать длительное время только в определенных состояниях; в этих состояниях, несмотря на движение электронов в атоме, атомы не излучают и не поглощают энергию. В этих состояниях атомы обладают энергиями, образующими дискретный (прерывистый) ряд. Эти состояния получили название стационарные.        m_eu₁ =nh/2p.

2)«постулат условия частот»:

При переходе из одного стационарного состояния в другое атомы поглощают или испускают строго определенное количество энергии. hn=En-Em, где n- исходный уровень, m- уровень, на который перешел электрон; когда n>m, то энергия излучается, когда n<m, то энергия поглощается.

Непрерывный и линейчатый спектры.

Непрерывный спектр- спектр, в котором представлены все длины волн, идущие непрерывной чередой. Этот спектр дает солнце, лампа накаливания и печь. Линейчатый спектр- спектр, который состоит из отдельных цветных линий на сплошном темном фоне. Каждой линии соответствует определенная длина волны. Такой спектр дают газы или пары.

Атом водорода в квантов. механике

Результаты кантовой механики можно применить к отдельному атому водорода а также для водородопод. систем.

Силовое поле отд. атома явл-ся центростремит. поэтому ур-ие Шрёдингера решать в сфер. системе координат.

- энергия электронных сост. в атоме. Формула совпадает с результатом Бора, но в этом случае, это просто следствие ур-ия Шрёдингера.

Квантовые числа:    1) Главное (n=1,2….) характеризует уровни энергии электрона

2) Побочное (l=0,1,2,3…(n-1)) квантует модуль орбит. момента имп. электрона:

  ;

 3) Магнитное  (m_E=)  Оно квантует проекции вектора орб. момента на направление некой внешней оси.

С орб. моментом связан орб. магн. момент:  

Если заданы n, l, m_e, то возм. 1 такое сос.

Если заданы n и l, то (2l+1) состояний

Если задано n, то n²

Главное квантовое число записывают заглавной арабской цифрой. Орбитальное- малыми лат. буквами.

Магнитное- правй верхний числовой инд

Уравнение Шредингера. Физический смысл пси-функции.

Положение частицы в пространстве в данный момент времени определяется в квантовой механике заданием волновой функции (пси-функции). Волновая ф-я является основной характеристикой состояния микрообъектов (атомов, молекул и т.д.). Квадрат пси-функции есть плотность вероятности и задает вероятность пребывания частици в данной точке пространства. Уравнением Шредингера назыв. основное диффер. уравнение относительно волновой ф-ции. Оно определяет пси-функцию для микрочастиц, движущихся в силовом поле с потенциальной энергией U, со скоростью v<<c.

Решение уравнения Шредингера для свободной частицы

Стандартные условия для стационарного уравнения Шредингера для энергии и моментов.

В случае, когда пси-функция не зависит от времени, она удовлетворяет стационарному уравнению Шредингера. Пси-функции удовлетворяющие этому уравнению Шредингера наз. собственными ф-ями. Они существуют лишь при определенных значениях енергии(собственные значения энергии). Совокупность собственных значений энергий образует энергетический спектр частицы.

Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.

Постулаты Бора : 1.электроны могут находится на стационарных орбитах, на которых