Квантна физика: квантном својства светлости

Да ли сте икада размишљали о томе шта представља, у ствари, много светлосних појава? На пример, да фотоелектрични ефекат, топлотни таласи, фотохемијске процесе и слично - све квантне особине светлости. Ако нису били откривени, научници радови не би померила са мртве тачке, у ствари, као и научни и технички напредак. Проучи њихов део квантне оптике, која је нераскидиво повезана са исте гране физике.

Квантна својства светлости: дефиницију

До недавно, јасан и свеобухватан тумачење овог оптички феномен не може дати. Они се успешно користи у науци и свакодневном животу, по овом основу да се изгради не само формулу, али цео проблем у физици. Формулисати коначне одлуке могу добити само од модерних научника који је сумирао активности својих претходника. Стога, квантна таласа својства светлости и - последица карактеристика својих емитера, чиме атоми су електрони. Куантум (или фотон) је формирана због чињенице да електрон креће на ниже ниво енергије, на тај начин стварајући електро-магнетни импулси.

Први оптички запажања

XIX столетии. Претпоставка о присуству квантне особина светлости се појавила у КСИКС веку. Научници су открили и марљиво феномене као што су праха, уплитања и поларизације. Уз њихову помоћ, електромагнетна теорија талас светлости изведена. Она је заснована на убрзању кретања електрона током осцилације тела. Као резултат тога, топлота, затим таласа светлости појавио иза њега. хипотеза првог аутора на ову тему је формирао Енглез Д. Раилеигх. Он се сматра као систем зрачења једнаких и сталних таласа, и у затвореном простору. Према закључцима, са пад у својим излазним таласним дужинама треба стално расте, штавише, мора имати ултраљубичасте и Кс-зраке. У пракси, све то није потврђена, а то је још један теоретичар.

Планцк формула

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Почетком КСКС века Максимална Планк - немачко-рођен физичар - је изнео занимљиву хипотезу. Према њеним речима, емисија и апсорпција светлости не јављају се стално, као што је претходно мисли и делови - Куанта, или како их називају фотоне. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. уведен је Планкова константа - пропорционалност фактор представља словом х, а то је једнак 6,63 × 10 ^-34 Ј · с. v – частота света. Да би се израчунао енергије сваког фотона, потребно још једну вредност - В - учесталост светлости. Планкова константа помножено са фреквенције, а као резултат добија енергију једног фотона. Од немачки научник прецизно и коректно осигуран у једноставној формули, квантних својстава светлости, који је претходно пронађеним Х. Хертз, а означен је као фотоелектричног ефекта.

Откриће фотоелектричног ефекта

Као што смо рекли, научник Генрих Гертс је био први који је скренуо пажњу на квантне особине светло незамецхаемие раније. Фотоелектрични ефекат је откривена 1887. када је научник придружио осветљена цинка тањир и полугом електрометар. У случају када је плоча долази до позитивног накнаде, електрометар се не испразни. Ако је негативно наелектрисање се емитује, уређај почиње да испуни, чим се плоча пада ултраљубичастих зрака. Током овог практичног искуства доказано је да је плоча изложена светлости може да емитује негативне електричне оптужбе, које су касније добили одговарајуће име - електроне.

Практична искуства Столетова

Практични експерименти са електрона спровео руски истраживач Алекандер Столетов. За своје експерименте користио је вакуум стакла сијалице и две електроде. Једна електрода се користи за пренос електричне енергије, а други је осветљен, а да је доведен у негативном полу батерије. Током ове операције, струја почиње да расте снага, али после неког времена постало је константа и директно пропорционална зрачења светлости. Као резултат тога, утврђено је да је кинетичка енергија електрона, као и одлагање напон не зависи од снаге светлости. Али повећање фреквенције светлости узрокује да расте ову цифру.

Нове квантна својства светлости Тхе фотоелектрични ефекат и њени закони

Током развоја Хертз је теорије и праксе Столетов је повучена три основна закона, који је, како се испоставило, фотони су функционише:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Лампица која пада на површини тела је директно пропорционална снази засићења струје.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Лампица не утиче на кинетичке енергије Фотоелектронска, али учесталост светлости је узрок најновијег линеарног раста.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Постоји нека врста "црвеног руба фотоелектричном ефекта." Суштина је да ако је фреквенција мања од минималне индикатор фреквенције светлости за дати материјал, се посматра фотоелектрични ефекат.

две теорије судара Тешкоће

Након формула изведена Мак Планцк, Сциенце суочени са дилемом. Раније изведена талас, и квантна својства светлости, који су били отворени нешто касније, не би могао да постоји у оквиру општеприхваћених законима физике. У складу са електромагнетна, стара теорија, сви електрони тела, која пада на светло би требало да ступи на принудном осцилација на истој фреквенцији. Ово ће генерисати бесконачну кинетичке енергије која је потпуно немогуће. Поред тога, за акумулацију потребних количина од остатка би остао електронска енергија је потребна да би могли да десетинама минута, док је фотоелектрични ефекат, у пракси, не постоји ни најмања кашњења. Даље забуна настала је из чињенице да је енергија фотоелектрона не зависи од снаге светлости. Штавише, нема црвену ивицу фотоелектрични ефекат, а није је израчунат пропорционално је отворен фреквенцију електрона кинетичке енергије светлости. Стари теорија није могао да објасни јасно видљиво голим оком физичких феномена, а нови још није у потпуности разрађен.

Рационализам Онтарио Ејнштејна

Само у 1905., велики физичар Алберт Ајнштајн је показао у пракси и артикулисана у теорији, шта је - истинска природа светлости. И квантна ваве својства, отворени су два наспрам другог хипотеза у једнаким деловима карактеристичних за фотона. Да би се употпунила слика недостајала само принцип дисцретенесс, односно тачним местом фотона у простору. Сваки фотон - честица које могу да се апсорбује или емитује у целини. Електрон "гутања" унутра фотон повећава пуњење на вредност енергије коју апсорбује честице. Надаље, унутар фотокатодне електрон сели на своју површину, уз одржавање "дуплу дозу" енергије, чији излаз трансформише у кинетичку енергију. У овом једноставном начин и фотоелектрични ефекат се изводи у ком ни закаснеле реакције. У самом финишу електрона производи сама Куантум, који пада на површини тела, зрачи са још више енергије. Што је већи број фотона произведених - моћнија зрачење, респективно, а флуктуација светлосног таласа расте.

Најједноставније уређаји, који се заснивају на принципу фотоелектричном ефекта

Након открића немачке научници почетком двадесетог века, апликација доспе у квантне својства светлости за производњу разних уређаја. Проналасци, чији операција је фотоелектрични ефекат, названи соларне ћелије, најједноставнија репрезентативни чија - вакума. Међу његове мане може назвати слаба струја проводљивост, ниска осетљивост на дуге зрачења, због чега не може да се користи у АЦ кола. Вакуум уређај се широко користи у фотометрија, они мере снагу осветљености и светлости квалитета. Он је такође игра важну улогу у фототелефонах и током слушања музике.

Фотонапонске ћелије са проводљивости функцијама

То је потпуно другачији тип уређаја, који су на основу квантне својства светлости. Њихов циљ - да промените густину носача. Овај феномен се понекад назива унутрашње фотоелектрични ефекат, а то је основа рада пхотоцондуцторс. Ове полупроводници играју веома важну улогу у свакодневном животу. По први пут су почели да користе ретро аутомобиле. Онда су обезбеде операцију електроника и батерије. У средини двадесетог века почели да примењују такве соларне ћелије за изградњу свемирске бродове. До сада, због унутрашњег фотоелектричном ефекта управљати турникети у метроу, преносиве калкулатора и соларних панела.

фотохемијских реакција

Лигхт, природа која је само делимично доступан науке у двадесетом веку, у ствари, она утиче на хемијске и биолошке процесе. Под утицајем протока почиње квантни молекуларни процес раздвајања и њиховог спајања са атомима. У науци, ово је познато као фотокемије, а у природи једног од његових манифестација је фотосинтеза. То је због светлосних таласа процесима емисије одређених супстанци произведених од стране ћелија у екстрацелуларни простор, при чему биљка постаје зелено.

Утичу на квантне особине светлости и људског вида. Добијање на мрежњачи, фотон активира процес распадања протеинских молекула. Ова информација се транспортује неурона у мозгу, и после третмана, сви можемо видети светлост. Нигхтфалл молекул протеина је обновљена и визија је смештена у новим условима.

Резултати

Сазнали смо у току овог члана, што је углавном квантна својства светлости су приказани у феномену који се зове фотоелектрични ефекат. Сваки фотон има наелектрисање и масу, и када се суочи са електрона падне у њу. Куантум анд елецтрон постају једно, а њихово комбиновано енергија претвара у кинетичку енергију, која, строго узевши, неопходних за реализацију фотоелектричном ефекта. Талас осцилације тако добијен може повећати енергију фотона, али само до одређене мере.

Фотоелектрични ефекат данас је суштинска компонента већине типова опреме. На својој основи градивни свемирски бродови и сателити, развијају соларне ћелије користе се као извор помоћне енергије. Осим тога, светлосни таласи имају велики утицај на хемијским и биолошким процесима на Земљи. Расход од обичног сунчеве светлости биљке су зелене, атмосфера земљина је обојена пуну палету плава, и видимо свет онаквим какав је.