Презентация на тему Фотоэлектрический эффект

У Й Т Е!

внешнего фотоэффекта;
19.3. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта;
19.4. Применение фотоэффекта

Сегодня:

излучения
19.8. Волны де Бройля. Опыт Девиссона.
Сегодня:

– Висмутовая пылинка r = 3·10-5 см
L – Кварцевое

L

*

января 1951 г., Москва. физик, специалист в области оптики. Член-корреспондент по

Изучался спектр лучей, рассеянных графитом под различными углами .

e-

что в спектре рассеянных лучей, кроме линии, имеющей длину

*

помещается между двумя газоразрядными счетчиками Сч.
Так было экспериментально

Опыт Боте

излучение
Тормозное рентгеновское излучение
Тормозное рентгеновское излучение
Квантовая природа

- мощность излучения электрона

где υ0 – начальная скорость электрона.

возникать излучения всех длин волн от нуля до бесконечности.

из квантовой природы излучения. Действительно если излучение возникает за

или

= h(c/λ). Для видимого света длина волны λ =

W = mc2  mф = W/c2 = hc/λc2 = h/cλ;

Фотон движется со скоростью света c = 3·108 м/с. Подставим это значение скорости в выражение

потому, что она может существовать только двигаясь со скоростью

И для энергии

размерности p2 т. е. p2 = E2/c2 откуда
где

эффект Комптона, тепловое излучение, опыты Лебедева, опыты Добронравова казалось

Однако, с другой стороны,большая группа оптических явлений: интерференция, дифракция, поляризация света, дифракция электронов, дифракция рентгеновских лучей неопровержимо свидетельствуют о волновой природе света.

По современным представлениям свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов.

Корпускулярные свойства обусловлены тем, что энергия, импульс и масса излучения локализованы в дискретных «частицах»-фотонах, волновые - статистическими закономерностями распределения фотонов в пространстве,

*

по дифракции с малыми и большими интенсивностями света дают

Волновые свойства фотона проявляются в том, что для него нельзя указать точно, в какую именно точку экрана он попадет после прохождения через рассматриваемую оптическую систему. Можно говорить лишь о вероятности попадания фотона в различные точки экрана.

Т.е. фотоны качественно отличаются от световых корпускул Ньютона, движение которых как считал Ньютон, подобно движению макроскопических тел.

*

Бройля не только фотоны, но и все "обыкновенные частицы"

Гипотеза де Бройля вскоре была подтверждена экспериментально. Девиссон и Джермер в 1927 г. наблюдали дифракцию электронов на монокристалле никеля.

Узкий пучок электронов направлялся на поверхность монокристалла никеля. Отраженные электроны улавливались цилиндрическим электродом (см. рис.), присоединенным к гальванометру. Интенсивность отраженного пучка оценивалась по силе тока, текущего через гальванометр.

λ = h/m Формула де Бройля (19.8.1)

*

Париже, Фраеция (Paris, France)
Луи де Бройль
Louis Victor Pierre Raymond

7-й герцог Бройльи

Шарлотсвилле, США (Virginia, Charlottesville)

The Nobel Prize in Physics 1937
Клинтон

Нью-Йорке, США (Gardiner, New York)

Лестер Джермер

Lester Halbert Germer
10.10.1896 –

несколько эВ, то длина волны порядка 1 нм, то

15.3

подтвердившим исходную идею квантовой механики – корпускулярно-волновой дуализм, явился

Условием наблюдения дифракционного максимума при
отражении от кристалла является условие Брэггов-Вульфа :

В опыте Дэвиссона и Джермера при «отражении» электронов от поверхности кристалла никеля при определённых углах отражения возникали максимумы.

и Джермера.
Падающие электроны.
Отражённые электроны.
Ожидали получить дифракционную картину, аналогичную

U = 54 В дебройлевская длина волны равна 0,167

Максимумы на кривой соответствуют отдельным дифракционным максимумам. Их положение, найденное экспериментально, в точности совпало с вычисленным из условия Вульфа-Брегга, в которое подставлялась формула де Бройля для λ.

лучами. Опыты, аналогичные методу Дебая-Шерера, впервые были проведены П.О.Тартаковским,

Применимость формулы де Бройля не ограничивается только электронами; любой частице соответствует волна, определяемая этой формулой.

Для теннисного мяча ( = 25м/с.) – λ = 6·10-22см, для атомов водорода – λ=1,2·10-8 см, т.е около 1 .

исключения микрочастицам.
Дифракция позднее наблюдалась и для более тяжелых заряженных

впервые исследовали
Дж. Дж. Томсон и П. С. Тартаковский.

Вскоре после этого удалось наблюдать и явления дифракции атомов и молекул.

дифракция нейтронов

Фабрикант использовали пучок малой интенсивности - такой, что каждый

Таким образом, было доказано, что волновые свойства являются универсальным свойством всех микрочастиц.

картине для фотонов.

делится на две части, которые интерферируют.
Но электрон

Интерференционная картина лишь характеризует вероятность попадания электрона в определенную точку экрана.

Единственный способ «объяснения» этого явления - создание математического формализма, который естественно должен быть непротиворечив и как бы объяснять прохождение электрона через две щели.

В его основе - каждой частице поставлена в соответствие некоторая комплексная функция .

Поскольку формально она обладает свойствами классической волны ее назвали волновой функцией -  (пси - функция)

в связи с тем, что нельзя указать через какую щель проходит электрон, понятие траектории теряет смысл.

объект микромира невозможно одновременно с любой наперед заданной точностью

Соотношения неопределенностей имеют вид:

x - неопределенность значений координаты;
px - неопределенность значений импульса.

излучения), то он имеет место и для микрочастиц, поэтому

Каждой микрочастице соответствует волна, характеризующаяся частотой колебания  и длиной волны  - вследствие этого движение микрочастиц является волновым движением.

Эти соотношения, выражающие связь между корпускулярными и волновыми свойствами микрочастиц, называются уравнениями де Бройля

Уравнения де Бройля

Париже, Фраеция (Paris, France)
Луи де Бройль
Louis Victor Pierre Raymond

7-й герцог Брольи

неопределенность определения времени.
Энергия и время являются канонически сопряженными величинами
Определение

Мюнхене, Германия (München, Deutschland)

The Nobel Prize in Physics 1932
Вернер

частиц

фотопластинке
в эксперименте,
выполненном
К. Йенссоном
в 1961 г.

картина от двух щелей в случае электронов;