1 Дисперсия света. Электронная теория дисперсии
2 Фотоэффект
Дисперсия света. Электронная теория дисперсии.
Дисперсией света называется зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты. Дисперсия света представляется в виде зависимости
Электорнная теория. Из макроскопической электромагнитной теории Максвелла следует, что абсолютный показатель преломления среды
где e - диэлектрическая проницаемость среды, m - магнитная проницаемость. В оптической области спектра для всех веществ m » 1, поэтому
Из формулы (186.1) выявляются некоторые противоречия с опытом: величина n, являясь переменной (см. § 185), остается в то же время равной определенной постоянной - Öe. Кроме того, значения n, получаемые из этого выражения, не согласуются с опытными значениями. Трудности объяснения дисперсии света с точки зрения электромагнитной теории Максвелла устраняются электронной теорией Лоренца. В теории Лоренца дисперсия света рассматривается как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны.
2 Фотоэффект
Фотоэффект
были установлены следующие три закона внешнего фотоэффекта.
I. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности Ее катода).
II. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой v.
III. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. минимальная частота v0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.
Согласно Эйнштейну, свет частотой v не только испускается, как это предполагал Планк, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых Е0 = hv. Таким образом, распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью с распространения света в вакууме. Кванты электромагнитного излучения получили название фотонов.
Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии mv2max/2. По закону сохранения энергии,
уравнение
Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
Уравнение
Эйнштейна позволяет объяснить II и III
законы фотоэффекта. непосредственно
следует, что максимальная кинетическая
энергия фотоэлектрона линейно возрастает
с увеличением частоты падающего излучения
и не зависит от его интенсивности (числа
фотонов), так как ни А, ни v от интенсивности
света не зависят (II закон фотоэффекта).
Так как с уменьшением частоты света
кинетическая энергия фотоэлектронов
уменьшается (для данного металла
А=const), то при некоторой достаточно малой
частоте v = v0 кинетическая энергия
фотоэлектронов станет равной нулю и
фотоэффект прекратится (III закон
фотоэффекта). Согласно изложенному, из
(203.1) получим, что
и есть красная граница фотоэффекта для данного металла. Она зависит лишь от работы выхода электрона, т. е. от химической природы вещества и состояния его поверхности.
Билет 24