98. Квантова гіпотеза Планка.

В 1900 р. М.Планк вперше знайшов правильний вираз для функції Кірхгофа і обґрунтував спектральні закономірності випромінювання абсолютно чорного тіла. В своїх розрахунках Планк вибрав найпростішу модель випромінювальної системи у вигляді сукупності лінійних гармонічних осциляторів (електричних диполів) з найрізноманітнішими частотами  . Як показав Планк, випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла , де   – середнє значення енергії осцилятора з власною частотою  . Правильний вираз для середньої енергії осцилятора  , а, отже, і функції Кірхгофа вдалось знайти Планку введенням квантової гіпотези, яка зовсім не притаманна класичній фізиці. У класичній фізиці припускається, що енергія будь-якої системи може змінюватись неперервно, набираючи будь-яких, як завгодно близьких значень. За квантовою гіпотезою Планка енергія   осцилятора може набувати тільки певних дискретних значень, які дорівнюють цілому числу елементарних порцій – квантів енергії  :    . (3.13) Тобто, згідно з гіпотезою Планка атоми і молекули випромінюють енергію окремими порціями, або квантами, величина яких  (  ). Вираз для   Планк отримав в такому вигляді: . Тому формула Планка для випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла має вигляд:  , або  . (3.14)

99. Явище фотоефекту. Закони Столетова. Рівняння Ейнштейна.

Фотоефект – явище взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною, в результаті якого енергія фотонів передається електронам речовини й останні переходять у новий енергетичний стан.

Розрізняють:

1) Зовнішній фотоефект – виривання електронів з речовини під дією світла.

2) Внутрішній фотоефект – перерозподіл електронів за енергетичними рівнями під дією світла(електромагнетного випромінювання).

Внутрішній фотоефект властивий деяким напівпровідникам і меншою мірою діелектрикам.

3) Ядерний фотоефект – це явище виривання нуклонів із ядра під дією жорсткого рентгенівського або ?-випромінювання. Явище зовнішнього фотоефекту вперше дослідив О.Г.Столєтов у 1890р. Залежність сили фотоструму від анодної напруги при сталому світовому потоці має такий вигляд (Рис.71):

Рисунок 1

I_н- струм насичення, який визначається числом електронів, що вириваються світлом з поверхні катода за одиницю часу.

Досліди Столєтова показують, що:

1. Сила фотоструму насичення I_н (кількість електронів, вирваних з поверхні металу за 1с), який виникає при освітленні монохроматичним світлом, пропорційна світловому потоку, що падає на катод.

2. Швидкість фотоелектронів визначається частотою падаючого світла ? і не залежить від інтенсивності світлового потоку.

3. Для будь-якої речовини характерна мінімальна частота ?_min , нижче якої фотоефект не спостерігається. Дану частоту світла назив

ають червоною межею фотоефекту.

4. Явище фотоефекту безінерційне. Проміжок часу між початком освітлення і початком фотоструму не перевищує 10^-9с.

А. Ейнштейн в 1905 році показав, що явище фотоефекту і його

закономірності можуть бути пояснені на основі запропонованої ним

квантової теорії фотоефекту. За законом збереження енергії:

hn = A + 

Це рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту (виражає закон збереження енергії).

Енергія падаючого фотона витрачається на виконання електроном роботи виходу А з металу і надання електрону, який вилетів, кінетичної енергії  .

Енергія кванта має бути більшою ніж робота виходу А.

h?

Мінімальна частота   (червона межа), з якої для даної речовини починається фотоефект, дорівнює: