185. Закони Столєтова для фотоефекту

Схема дослідів Столєтова по дослідженню зовнішнього фотоефекту

Залежність сили фотоструму від анодної напруги при сталому світовому потоці має такий вигляд

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

Досліди Столєтова показують, що(закони фотоефекту):

1.Сила фотоструму насичення Iн (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 (червона межа), 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. виліт фотоелектронів починається з моменту освітлення катода

186. Тиск світла

Фотон, маючи енергію hn, має й імпульс (кількість руху): , , . Поглинаючись перешкодою або відбиваючись від неї, фотони передають перешкоді імпульс, створюючи тиск на неї (як і молекули газу).

Тиск світла в звичайних умовах дуже малий: близько 4,5 мкПа (атмосферний тиск дорівнює 100 кПа). Його вимірювання утруднялося ще й тим, що молекули газів, які ще залишилися у відкачаній колбі, створювали на крильця тиск, набагато більший за тиск світла. Однак Лебедєву вдалося досить точно (як показали пізніше інші дослідники) виміряти тиск світла.

Одним з підтверджень наявності у фотонів маси та імпульсу є світловий тиск. У 1901 році П.М.Лебедєв вперше експериментально виявив і виміряв тиск світла на тверді тіла і гази, за допомогою підвішеної у вакуумі на тонкій кварцовій нитці легкої «крильчатки», одне крильце якої було відбиваючим (дзеркало), інше — поглинаючим (зачорненим).

Тиск світла на відбиваюче крильце був удвічі більшим, ніж на поглинаюче (у першому випадку під час падіння-відбивання перешкода одержує імпульс , у другому — тільки ).

Прилад Лебедєва – це досить чутливі крутильні терези, рухома система яких складається з легкого каркаса із закріпленими на ньому тонкими кружками, які розміщені симетрично відносно осі підвісу. Деякі крильця були дзеркальними, а поверхня інших була затемнена.

Згідно теорії світла Максвелла тиск чинить електромагнітна хвиля, що падає на поверхню:

р = , де Ее =

- енергетична освітленість поверхні, с- швидкість світла у вакуумі.

ρ- коефіцієнт відбивання.

187. Хвилі де Бройля

Хвилі де Бройля, хвилі, пов'язані з будь-якою рухомою мікрочасткою, відображають їх квантову природу

Хвилі де Бройля - основний компонент корпускулярно- хвильового дуалізму Луї де Бройля, котрий в середині 20-х років 20- го століття спробував побудувати альтернативну аксіоматичну квантову теорію відмінну від концепції, що базується на рівнянні Шредінгера. Основна думка де Бройля полягає в розповсюдженню основних законів квантової теорії світла (вірніше випромінювання Планка - Ейнштейна) на рух матеріальних частинок певної маси.

В 1924 р. Луі де Бройль (французький фізик) дійшов висновку, що подвійність світла повинна бути поширена й на частки речовини - електрони. Гіпотеза де Бройля полягала в тому, що електрон, корпускулярні властивості якого (заряд, маса) вивчаються давно, має ще й хвильові властивості, тобто за певних умов поводиться як хвиля.

Кількісні співвідношення, що зв'язують корпускулярні й хвильові властивості часток, такі ж, як для фотонів.

Ідея де Бройля полягала в тому, що це співвідношення має універсальний характер, слушний для будь-яких хвильових процесів. Будь-якій частці, що володіє імпульсом р, відповідає хвиля, довжина якої обчислюється по формулі де Бройля.

- хвиля де Бройля

p =mv-імпульс частки, h - постійна Планка.

Хвилі де Бройля, які іноді називають електронними хвилями, не є електромагнітними.

В 1927 році Дэвиссон і Джермер ( амер. фізик ) підтвердили гіпотезу де Бройля виявивши дифракцію електронів на кристалі нікелю. Дифракційні максимуми відповідали формулі Вульфа - Брегів 2dsinj = nl, а брегівська довжина хвилі виявилася в точності рівної .

Подальше підтвердження гіпотези де Бройля в досвідах Л.С. Тартаковського й Г. Томсона, що спостерігали дифракційну картину при проходженні пучка швидких електронів (Е» 50 кеВ) через фольгу з різних металів. Потім була виявлена дифракція нейтронів, протонів, атомних пучків і молекулярних пучків. З'явилися нові методи дослідження речовини - нейтронографія й електронографія й виникла електронна оптика.

Макротіла також повинні мати всі властивості (m = 1кг, отже, l = 6.62·10-31 м – неможливо визначити сучасними методами - тому макротіла розглядаються тільки як корпускули).