Pentru a explica distribuția energiei în spectrul radiației termice Planck presupune că undele electromagnetice emise de porțiuni (cuante). Einstein în 1905 a ajuns la concluzia că radiația emisă este nu numai, dar, de asemenea, se răspândește și este absorbită sub formă de fotoni. Această concluzie este posibil să se explice toate faptele experimentale (efectul fotoelectric, efect Compton, etc ..), care nu au putut explica electrodinamicii clasice, bazate pe conceptele de proprietăți de radiații val.
Astfel, propagarea luminii nu trebuie considerată ca un proces de undă continuă, iar fluxul de particule discrete spațial localizate se deplasează cu viteza de propagare a luminii în vid. Mai târziu (în 1926). Aceste particule se numesc fotoni. Fotonii au toate proprietățile particulelor (corpusculi).
1. Energia fotonului
unde h = 6,6 x 10 -34 x J s - Planck, = h / 2p = 1,055 x 10 -34 J x, de asemenea, cu constanta Planck, w = 2pv - frecvența circulară.
Mecanicii au cu dimensiune de valoare „energiya'vremya“, care se numește o acțiune. Deoarece constanta lui Planck este uneori numit cuantic de acțiune. Dimensiunea. Coincide, de exemplu, cu dimensiunea momentului unghiular (L = r mv).
Rezultă din (1) creșterea energiei fotonilor cu o frecvență în creștere (sau lungimea de undă scade), și, de exemplu, un foton de lumina violet (l = 0.38mkm) are o energie mai mare decât fotoni de lumină roșie (l = 0,77 microni).
Photon - particule lipsite de masă, și anume pentru el
Pentru orice particulă relyativiskoy foton de energie Deoarece m = 0, impulsul fotonilor
și anume lungime de undă este invers proporțională cu puls.
Să dS pe proschadku cade și absoarbe lumina. În timpul dS dt la site-ul va include toate fotonii sunt în volumul dV = cdtdS. Numărul lor N = NDV = n cdtdS. unde n - densitatea obemnaya foton (numărul de fotoni pe unitatea de volum). Acești fotoni vor trece site-ul impulsul dP = pN = (hv / c) n cdtdS și a crea presiune
unde w - densitatea în vrac a energiei electromagnetice incidente se măsoară în J / m 3 (J / m 3 = m × n / m = 3 N / m2 = Pa).
La reflectarea completă a presiunii luminii duble R = 2W. coeficientul de reflexie cu # 961; P = (1+ r) w. (6)
efectul fotoelectric 8.3.Vneshny și legile sale. ecuația Einstein pentru PhotoEffect extern
Fig. 2 prezintă dependența fotocurentului I a tensiunii U dintre electrozi la intensități diferite ale luminii (iradianță E).
Stoletov a stabilit următoarele legile efectului fotoelectric extern:
1. Frecvența maximă fotoelektronovopredelyaetsya viteză inițială de lumină și nu depinde de intensitatea acesteia.
2. Pentru fiecare substanță (catod) există krasnayagranitsa efect fotoelectric, adică v0 minimă de frecvență, în care efectul fotoelectric este încă posibil.
3. fotocurentul este proporțională cu saturație iradiantă E a catodului.
Primele două legi nu poate fi explicată pe baza teoriei clasice, potrivit căreia extragerea electronilor din catod este un rezultat al „balansarea“ a undei electromagnetice, care urmează să fie amplificată prin creșterea intensității luminii.
efectul fotoelectric extern este bine explicată prin teoria cuantică. Conform acestei teorii, electronul primește toate dintr-o dată întregul e = energia fotonică HV, care se consumă pentru a executa funcția de lucru de electroni dintr-un material (catod) și pentru o energie cinetică de electroni:
Această ecuație se numește ecuația lui Einstein la PhotoEffect extern.
(7) urmați toate legile Stoletov. În particular, viteza inițială maximă a electronilor este determinată din relația. te depinde numai de frecvența v materialului catodului și (AO).
v0 frontieră Red corespunde vmax = 0
Când v> v0 (sau l
Este de a crește lungimea de undă a razelor X la substanța imprastiere. Schimbarea lungimii de undă
unde Lc = h / (mc) - Compton lungime de undă, m - electroni masa de repaus. Lc = 2.43 x 10 -12 m = 0,0243 (1 A = 10 -10 m).
Toate caracteristicile efectului Compton ar putea fi explicată prin considerarea imprastierea ca un proces de coliziune elastică de fotoni de raze X cu electroni liberi, în care a respectat legea conservării energiei și conservării impulsului.
Conform (9) variația lungimii de undă Soacra depinde q unghiul de împrăștiere și nu depinde de lungimea de undă I a radiației de raze X și forma substanței.