Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.

Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Фотоны

Содержание

§§ Введение021900, гипотеза ПланкаИзлучение и поглощение светавеществом происходит не непрерывно,а конечными порциями или квантамиДля согласия с классической термодинамикой и электродинамикой:Проблему равновесного излучения склассических позиций решить не удается.
ФотоныЛекция 6 §§ Введение021900, гипотеза ПланкаИзлучение и поглощение светавеществом происходит не непрерывно,а конечными порциями 03при распространении свет ведетсебя подобно совокупности частиц(световых квантов – фотонов)1905, гипотеза Эйнштейнаλ 04Импульс фотона= 1,06·10–27 кг·м/сПри взаимодействии с веществом фотоны могут рассеиваться, испускаться и §§ Внешний фотоэффект05Фотоэффект – испускание электроноввеществом под действием света.1905, А.ЭйнштейнПусть поверхность металла 06A1 – потеря энергии в объемеAвых – работа выхода 07Существование красной границы:Металл λmax, нмCs 686K 560Na 540Li 521Hg 273,5Fe 262Ag 261Au 265п/п λmax, нмGe 260Si 258УФРабота выхода, эВCs 1,81K,Na,Li 2,22–2,38Hg…Au 4,55–4,75 08Для прекращения эмиссии электроновнеобходимо приложить задерживающуюразность потенциаловПриложение ускоряющей разностипотенциалов используется вфотоэлектронном умножителеУскоренные Применение091) Приёмники и усилители сигналов ЭМВ в электрические сигналы (R, 10Наблюдение объектачерез тепловизорпозволяет выявитьутечки, слабые места,избежать аварии. §§ Внутренний фотоэффект11В диэлектриках и полупроводниках электрон изменяет свою энергию невыходя на Фотоэлементы (солнечные батареи)в настоящее время используют какисточники электроэнергии1) основа – кремний (Si)2) 13Фотоэффект применяютв науке (измерения)в технике:усилители и преобразователиорганизация электропитаниясвязьконтроль и управление Пусть электрон ускоряется разностьюпотенциалов U§§ Рентгеновская трубка14, тогда его энергияпри попадании в §§ Эффект Комптона151922–23 г., Артур Комптон исследовал рассеяние рентгеновского 16Рассмотрим эффект с квантовых позиций,как процесс упругого рассеяния фотоначастицей (например, электроном) 17λ – длина волны до рассеянияλ1 – длина волны после рассеянияЗакон сохр. импульса (т.косинусов)(1) 18Закон сохранения энергии(2)Возведем в квадрат: 19Вычтем: (1)–(2) 20Если рассеяние происходит на электроне– комптоновская длина волны электронаРассеяние происходит на случайный §§ Гипотеза Де Бройля21В оптических явлениях наблюдаетсядуализм.1924, Луи Де Бройль (Louis De Если двигается частица массой m соскоростью υ22Энергия фотона:Импульс фотона: 23Дифракция микрочастиц (электронов,атомов и молекул) Соотношение неопределённостей24В классической механике у каждойчастицы были свои координатыи импульсв каждый момент 25Пусть импульс частицы p нам известен точно (Δp = 0) 26Рассмотрим сумму двух волнДля многих гармоник 27Пустьитогдаили 28Более строгое выражение называетсясоотношением неопределенностейГейзенбергаЭто означает, что в квантовой механике нет (не §§ Модель атома Резерфорда291897, Томсон, открытие электрона Модель Томсона: атом – однороднозаряженный 30Ядерная модель атома1) Атом – система зарядов, в центре которой §§ Теория Бора31Пусть электрон двигается по круговой орбитеС электроном свяжемволну Де Бройля: 32Пусть на длине окружности укладывается целое число длин волн (условие max):т.е. момент 33Заряд ядра атома:Z – порядковый номер элементаe = –1,6·10–19 Кл – заряд 34Получаем системуее решение– скорость электрона– радиус орбиты 35Каждому значению главного квантового числа n соответствует своя круговая орбита и скорость 36При переходе атома (Z = 1) из состояния с главным квантовым числом 37Уровни энергии в атоме водорода 37Теория Бора для атома водорода(а также He+, Li++, Be+++, …) позволилаобъяснить сложное
Слайды презентации

Слайд 2
§§ Введение
02
1900, гипотеза Планка
Излучение и поглощение света
веществом происходит

§§ Введение021900, гипотеза ПланкаИзлучение и поглощение светавеществом происходит не непрерывно,а конечными

не непрерывно,
а конечными порциями или квантами
Для согласия с классической


термодинамикой и электродинамикой:


Проблему равновесного излучения с
классических позиций решить не удается.

Слайд 3
03
при распространении свет ведет
себя подобно совокупности частиц
(световых квантов

03при распространении свет ведетсебя подобно совокупности частиц(световых квантов – фотонов)1905, гипотеза

– фотонов)
1905, гипотеза Эйнштейна
λ = 623 нм (He-Ne лазер)
Пример.

= 3,19·10–19 Дж ≈ 2 эВ

Масса фотона в движении:


Энергия фотона:

= 3,55·10–36 кг

Слайд 4 04
Импульс фотона
= 1,06·10–27 кг·м/с
При взаимодействии с веществом
фотоны

04Импульс фотона= 1,06·10–27 кг·м/сПри взаимодействии с веществом фотоны могут рассеиваться, испускаться

могут рассеиваться,
испускаться и поглощаться.
Число фотонов не сохраняется, зато
должны

выполняться законы сохранения импульса и энергии.

Слайд 5 §§ Внешний фотоэффект
05
Фотоэффект – испускание электронов
веществом под действием

§§ Внешний фотоэффект05Фотоэффект – испускание электроноввеществом под действием света.1905, А.ЭйнштейнПусть поверхность

света.
1905, А.Эйнштейн
Пусть поверхность металла освещается
монохроматическим светом с частотой ν
Электрон

не может «поглотить» фотон
из-за закона сохранения МИ (спина).

Слайд 6 06
A1 – потеря энергии

06A1 – потеря энергии в объемеAвых – работа выхода

в объеме
Aвых – работа выхода

электрона
(1,4–5 эВ)

Закон сохранения энергии

уравнение
Эйнштейна
для фотоэффекта

Слайд 7 07
Существование красной границы:
Металл λmax, нм
Cs 686
K 560
Na 540
Li 521
Hg 273,5
Fe 262
Ag 261
Au 265
п/п

07Существование красной границы:Металл λmax, нмCs 686K 560Na 540Li 521Hg 273,5Fe 262Ag 261Au 265п/п λmax, нмGe 260Si 258УФРабота выхода, эВCs 1,81K,Na,Li 2,22–2,38Hg…Au 4,55–4,75

λmax, нм
Ge 260
Si 258

УФ
Работа выхода, эВ
Cs 1,81
K,Na,Li 2,22–2,38
Hg…Au 4,55–4,75

Слайд 8 08
Для прекращения эмиссии электронов
необходимо приложить задерживающую
разность потенциалов
Приложение ускоряющей

08Для прекращения эмиссии электроновнеобходимо приложить задерживающуюразность потенциаловПриложение ускоряющей разностипотенциалов используется вфотоэлектронном

разности
потенциалов используется в
фотоэлектронном умножителе
Ускоренные электроны могут вызвать
и свечение люминофора

(приборы
ночного видения, тепловизоры)

KУ~106–108

Слайд 9 Применение
09
1) Приёмники и усилители сигналов ЭМВ

Применение091) Приёмники и усилители сигналов ЭМВ в электрические сигналы (R,

в электрические сигналы (R, U, I)
2) Преобразователи ЭМВ ИК

и УФ
в излучение видимого диапазона

Слайд 10 10
Наблюдение объекта
через тепловизор
позволяет выявить
утечки, слабые места,
избежать аварии.

10Наблюдение объектачерез тепловизорпозволяет выявитьутечки, слабые места,избежать аварии.

Слайд 11 §§ Внутренний фотоэффект
11
В диэлектриках и полупроводниках электрон изменяет

§§ Внутренний фотоэффект11В диэлектриках и полупроводниках электрон изменяет свою энергию невыходя

свою энергию не
выходя на поверхность.
У вещества изменяется проводимость (фоторезисторы).
В

неоднородных полупроводниках также
наблюдается фотогальванический
эффект

– образование
разности потенциалов
под действием света.

Слайд 12 Фотоэлементы (солнечные батареи)
в настоящее время используют как
источники электроэнергии
1)

Фотоэлементы (солнечные батареи)в настоящее время используют какисточники электроэнергии1) основа – кремний

основа – кремний (Si)
2) КПД от 10 до 20%
3)

Фото-ЭДС: 1–2 В

4) Фототок: ~0,01 А
с площади в 1 см2

(сотни ватт с 1 м2)

12

Слайд 13 13
Фотоэффект применяют
в науке (измерения)
в технике:
усилители и преобразователи
организация электропитания
связь
контроль

13Фотоэффект применяютв науке (измерения)в технике:усилители и преобразователиорганизация электропитаниясвязьконтроль и управление

и управление

Слайд 14 Пусть электрон ускоряется разностью
потенциалов U
§§ Рентгеновская трубка
14
, тогда

Пусть электрон ускоряется разностьюпотенциалов U§§ Рентгеновская трубка14, тогда его энергияпри попадании

его энергия
при попадании в металл
его энергия уменьшается
до нуля

, при этом
возникает излучение
с макс. частотой

Слайд 15 §§ Эффект Комптона
15
1922–23 г., Артур Комптон

§§ Эффект Комптона151922–23 г., Артур Комптон исследовал рассеяние рентгеновского излучения

исследовал рассеяние рентгеновского
излучения на телах, состоящих из

легких атомов (графит, парафин).

Оказалось, что в рассеянном излучении
содержится две линии: λ и λ+Δλ

и не зависит от состава
тела и длины волны λ

Смещение

Слайд 16 16
Рассмотрим эффект с квантовых позиций,
как процесс упругого рассеяния

16Рассмотрим эффект с квантовых позиций,как процесс упругого рассеяния фотоначастицей (например, электроном)

фотона
частицей (например, электроном)

Слайд 17 17
λ – длина волны до рассеяния
λ1 – длина

17λ – длина волны до рассеянияλ1 – длина волны после рассеянияЗакон сохр. импульса (т.косинусов)(1)

волны после рассеяния
Закон сохр. импульса (т.косинусов)
(1)

Слайд 18 18
Закон сохранения энергии
(2)
Возведем в квадрат:

18Закон сохранения энергии(2)Возведем в квадрат:

Слайд 19 19
Вычтем: (1)–(2)



19Вычтем: (1)–(2)

Слайд 20
20
Если рассеяние происходит на электроне
– комптоновская длина волны

20Если рассеяние происходит на электроне– комптоновская длина волны электронаРассеяние происходит на

электрона
Рассеяние происходит на случайный угол.
Если электрон не оторвется

от атома,
то смещения по длине волны не будет.

Иногда наблюдается и обратный эффект
Комптона – уменьшение длины волны
у рассеянного излучения.

Слайд 21 §§ Гипотеза Де Бройля
21
В оптических явлениях наблюдается
дуализм.
1924, Луи

§§ Гипотеза Де Бройля21В оптических явлениях наблюдаетсядуализм.1924, Луи Де Бройль (Louis

Де Бройль (Louis De Broglie)
гипотеза о всеобщем характере
корпускулярно-волнового

дуализма

Это универсальное свойство природы
– всем микрообъектам присущи
одновременно и корпускулярные
и волновые свойства

Слайд 22 Если двигается частица массой m со
скоростью υ
22
Энергия фотона:
Импульс

Если двигается частица массой m соскоростью υ22Энергия фотона:Импульс фотона:

фотона:

, то с частицей можно
ассоциировать волну с длиной


– длина волны
Де Бройля

Пример:

электрон, ускоренный разностью
потенциалов в 12 кВ

E = 12 кэВ = 1,92·10–15 Дж

λ = 10–10 м

Слайд 23
23
Дифракция микрочастиц (электронов,
атомов и молекул)

23Дифракция микрочастиц (электронов,атомов и молекул)

наблюдается
аналогично дифракции рентгеновского
излучения

Для того, чтобы интерпретировать
явления интерференции и дифракции
микрочастиц

принимают, что

Интенсивность сопоставляемой волны

пропорциональна вероятности
обнаружения частицы в этой точке

Слайд 24 Соотношение неопределённостей
24
В классической механике у каждой
частицы были свои

Соотношение неопределённостей24В классической механике у каждойчастицы были свои координатыи импульсв каждый

координаты
и импульс
в каждый момент времени.
следует принцип неопределенности
Из формулы де

Бройля

Слайд 25 25
Пусть импульс частицы p нам известен
точно (Δp

25Пусть импульс частицы p нам известен точно (Δp = 0)

= 0)

, тогда волна,
ассоциированная с частицей – строго
монохроматическая

Это бесконечная sin волна, занимающая
все пространство (Δx = ∞)

Пусть частица локализована в области
пространства Δx = L.

Тогда ей соответствует волновой пакет

(набор волн, импульсов), т.е. Δp ≠ 0

Слайд 26 26
Рассмотрим сумму двух волн
Для многих гармоник

26Рассмотрим сумму двух волнДля многих гармоник

Слайд 27 27
Пусть
и
тогда
или

27Пустьитогдаили

Слайд 28 28
Более строгое выражение называется
соотношением неопределенностей
Гейзенберга
Это означает, что в

28Более строгое выражение называетсясоотношением неопределенностейГейзенбергаЭто означает, что в квантовой механике нет

квантовой механике нет (не применимо) понятие траектории
частицы
Можно говорить лишь

о вероятности
нахождения частицы в данной области
пространства.

Слайд 29 §§ Модель атома Резерфорда
29
1897, Томсон, открытие электрона
Модель

§§ Модель атома Резерфорда291897, Томсон, открытие электрона Модель Томсона: атом –

Томсона:
атом – однородно
заряженный шар,
внутри которого
двигается электрон
Опыты Резерфорда

Слайд 30
30
Ядерная модель атома
1) Атом – система зарядов, в

30Ядерная модель атома1) Атом – система зарядов, в центре которой

центре
которой располагается тяжелое
положительно заряженное

ядро

Q = Z|e|

dя ~ 10–14 – 10–15 м

2) вокруг ядра – Z электронов

dA ~ 10–10 м (несколько Å)

Трудности:

1) Система зарядов либо непрерывно
излучает энергию, либо неустойчива

3) Тождественность атомов

2) Линейчатый спектр

Слайд 31 §§ Теория Бора
31
Пусть электрон двигается
по круговой орбите
С

§§ Теория Бора31Пусть электрон двигается по круговой орбитеС электроном свяжемволну Де Бройля:

электроном свяжем
волну Де Бройля:

Слайд 32
32
Пусть на длине окружности укладывается целое число длин

32Пусть на длине окружности укладывается целое число длин волн (условие max):т.е.

волн (условие max):
т.е. момент импульса электрона на
орбите принимает

только дискретные
значения (т.е. «квантуется»):

n = 1,2,3...– главное квантовое число

Слайд 33 33
Заряд ядра атома:
Z – порядковый номер элемента
e =

33Заряд ядра атома:Z – порядковый номер элементаe = –1,6·10–19 Кл –

–1,6·10–19 Кл – заряд электрона
Сила, действующая на электрон
,

k = 9·10–9 Н·м/Кл2

по II-му закону Ньютона

Слайд 34 34
Получаем систему
ее решение
– скорость электрона
– радиус орбиты

34Получаем системуее решение– скорость электрона– радиус орбиты

Слайд 35 35
Каждому значению главного квантового
числа n соответствует своя

35Каждому значению главного квантового числа n соответствует своя круговая орбита и

круговая
орбита и скорость электрона υn на ней:
0,53
2,12
4,77
8,49
2,2
1,1
0,73
0,55
Энергия электрона

(дискретный спектр):

Слайд 36 36
При переходе атома (Z = 1) из состояния

36При переходе атома (Z = 1) из состояния с главным квантовым


с главным квантовым числом n
в состояние с m

испускается или
поглощается квант с энергией:


13,54 эВ = 2,2·10–18 Дж

, R = 2,06·1016 рад/с

Слайд 37 37
Уровни энергии в атоме водорода

37Уровни энергии в атоме водорода
  • Имя файла: fotony.pptx
  • Количество просмотров: 169
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Познавательные УУД
Следующая - Живое электричество

Похожие презентации

магнитное поле 11 класс магнитное поле 11 класс 121
Динамический анализ механизмов Динамический анализ механизмов 141
Атомная физика Атомная физика 130
Галилео Галилей.Физик или астроном? Галилео Галилей.Физик или астроном? 128
Гидравликалық машиналар Гидравликалық машиналар 224
Лекция по физике. Скорость и ускорение Лекция по физике. Скорость и ускорение 150
Роль детской литературы в познании физики Роль детской литературы в познании физики 167
Применение нанопорошков при получении керамических материалов Применение нанопорошков при получении керамических материалов 113
Электронное строение атомов Электронное строение атомов 132
Химия электролиз Химия электролиз 136
Спин. Спиновое взаимодействие Спин. Спиновое взаимодействие 201
Источники света. Распространение света Источники света. Распространение света 133
Презентация к уроку физики для 9 класса по теме Механическое движение Презентация к уроку физики для 9 класса по теме Механическое движение 161
Презентация к уроку физики 7 класс Вес тела Презентация к уроку физики 7 класс Вес тела 142
Электрические и магнитные цепи Электрические и магнитные цепи 160
Проект Сила трения Проект Сила трения 144
Нанотехнологии - технологии будущего Нанотехнологии - технологии будущего 157
Презентация к уроку по физике на тему Колебательное движение. Свободные колебания. Колебательные системы. Маятник Презентация к уроку по физике на тему Колебательное движение. Свободные колебания. Колебательные системы. Маятник 155
Параллельное и последовательное соединение серы Параллельное и последовательное соединение серы 118
Енергозбереження Енергозбереження 165
Источники ИИ и загрязнений окружающей среды РВ Источники ИИ и загрязнений окружающей среды РВ 118
Объекты изучения физики Объекты изучения физики 146
Презентация к уроку Давление жидкости на дно и стенки сосуда Презентация к уроку Давление жидкости на дно и стенки сосуда 129
Рычаг Рычаг 133
Напряженность электростатического поля Напряженность электростатического поля 131
Советский спорт Советский спорт 150
Поляризация света Поляризация света 116
Паралельное и последовательное соединение ( 8 класс) Паралельное и последовательное соединение ( 8 класс) 127
А что такое звук? А что такое звук? 188
Введение в физику Введение в физику 121