Фотоэффект Скачать
презентацию
<<  Световые кванты. Фотоэффект Квантовая физика  >>
Установка для измерения вольт - амперной характеристики для изучения
Установка для измерения вольт - амперной характеристики для изучения
Квантовая природа излучения подтверждается также существованием
Квантовая природа излучения подтверждается также существованием
Согласно классической электродинамике при торможении электрона, могут
Согласно классической электродинамике при торможении электрона, могут
Обратимся теперь к явлению светового давления
Обратимся теперь к явлению светового давления
Итак, из корпускулярной теории электромагнитного излучения следует,
Итак, из корпускулярной теории электромагнитного излучения следует,
Итак, из корпускулярной теории электромагнитного излучения следует,
Итак, из корпускулярной теории электромагнитного излучения следует,
Схема экспериментальной установки Комптона РТ- рентгеновская трубка
Схема экспериментальной установки Комптона РТ- рентгеновская трубка
Луи де Бройль (1892 – 1987), французский физик, удостоенный
Луи де Бройль (1892 – 1987), французский физик, удостоенный
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Дифракция быстрых электронов на прохождение на плёнках алюминия
Дифракция быстрых электронов на прохождение на плёнках алюминия
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Давление света опыт
Рис
Рис
Фото из презентации «Давление света опыт» к уроку физики на тему «Фотоэффект»

Автор: KNV. Чтобы познакомиться с фотографией в полном размере, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все фотографии на уроке физики, скачайте бесплатно презентацию «Давление света опыт» со всеми фотографиями в zip-архиве размером 2603 КБ.

Скачать презентацию

Давление света опыт

содержание презентации «Давление света опыт»
Сл Текст Эф Сл Текст Эф
1Лекция 14 КВД. Фотоэффект (продолжение). Сегодня:0 29?d.0
четверг, 13 сентября 2012 г. 30Рассмотренные волны де Бройля не являются0
2Установка для измерения вольт - амперной0 электромагнитными, это волны особой природы. Вычислим
характеристики для изучения явления фотоэффекта. дебройлевскую длину волны мячика массой 0,20 кг,
3Вольтамперная характеристика (ВАХ) фотоэффекта –0 движущегося со скоростью 15 м/с. Х.
зависимость фототока I, образуемого потоком электронов 31Это чрезвычайно малая длина волны. Дебройлевская0
от напряжения на электродах. Металл А1. длина волны обычного тела слишком мала, чтобы ее можно
4Максимальное значение тока Iнас. – фототок0 было обнаружить и измерить. Нам неизвестны предметы и
насыщения – определяется таким значением U, при котором щели, на которых могли бы дифрагировать волны с длиной
все электроны, испускаемые катодом, достигают анода: волны10–30 м, поэтому волновые свойства обычных тел
где n – число электронов испускаемых катодом в 1 с. Для обнаружить не удается.
того чтобы фототок стал равным нулю, необходимо 32М/с. Другое дело, если речь идет об элементарных0
приложить задерживающее напряжение Uз. частицах типа электронов. Т.к. масса входит в
5Закон Столетова: при фиксированной частоте1 знаменатель формулы, определяющей дебройлевскую длину
падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из волны, очень малой массе соответствует большая длина
катода в единицу времени пропорционально интенсивности волны. Определим дебройлевскую длину волны электрона,
света. Максимальная начальная скорость (максимальная ускоренного разностью потенциалов 100 В. Откуда.
начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не 33Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля.0
зависит от интенсивности падающего света, а 340
определяется только его частотой ?. Для каждого 350
вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. 360
минимальная частота ?0 света (зависящая от химической 370
природы вещества и состояния его поверхности), ниже 38Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц0
которой фотоэффект невозможен. Законы внешнего (электронов, нейтронов, атомов и т.п.) кристаллами или
фотоэффекта. молекулами жидкостей и газов, при котором из начального
6В 1905 г. Эйнштейн выдвинул смелую идею, обобщавшую1 пучка частиц данного типа возникают пучки этих частиц
гипотезу квантов, и положил ее в основу новой теории отклонённые в различных направлениях. Направление и
света (квантовой теории фотоэффекта). Согласно интенсивность таких отклонённых пучков зависят от
Эйнштейну свет частотой ? не только испускается, как строения рассеивающего объекта. Опыты по дифракции
это предполагал Планк, но и распространяется и частиц и их квантовомеханическая интерпретация. Опыт
поглощается веществом отдельными порциями (квантами), Дэвиссона и Джермера.
энергия которых ?0 = h?. Таким образом, распространение 39Дифракция частиц может быть понята лишь на основе0
света нужно рассматривать не как непрерывный волновой квантовой теории. Дифракция – явление волновое, оно
процесс, а как поток локализованных в пространстве наблюдается при распространении волн различной природы:
дискретных световых квантов, движущихся со скоростью c дифракция света, звуковых волн, волн на поверхности
распространения света в вакууме. Фотонная теория света. жидкости и т.д. Дифракция при рассеянии частиц, с точки
Масса, энергия и импульс фотона. Х. зрения классической физики, невозможна. Первым опытом
7Фотон обладает энергией W = h? = h(c/?). Для0 по дифракции частиц, блестяще подтвердившим исходную
видимого света длины волны ? = 0,5 мкм, энергия- W = идею квантовой механики – корпускулярно-волновой
2,2 эВ, для рентгеновских лучей с ? = 10–4 – 10–2 ? дуализм, явился опыт американских физиков К. Дэвиссона
энергия- W = 15 ? 0,15 эВ. Фотон обладает инертной и Л. Джермера проведенный в 1927 по дифракции
массой: W = mc2 ? mф = W/c2 = hc/?c2 = h/c?; Фотон электронов на монокристаллах никеля.
движется со скоростью света c = 3·108 м/с. Подставим 400
это значение скорости в выражение. 41Если ускорять электроны электрическим полем с0
8Квантовая природа излучения подтверждается также0 напряжением U, то они приобретут кинетическую энергию K
существованием коротковолновой границы тормозного = eU, (е – заряд электрона), что после подстановки
рентгеновского спектра. Тормозное рентгеновское числовых значений даёт.
излучение. 42При напряжениях U порядка 100 В, которые0
9Согласно классической электродинамике при0 использовались в этих опытах, получаются так называемые
торможении электрона, могут возникать излучения всех «медленные» электроны с ? порядка 1 ?. Эта величина
длин волн от нуля до бесконечности. Длина волны, на близка к межатомным расстояниям d в кристаллах, которые
которую приходится максимум мощности излучения, должна составляют несколько ? и менее, и соотношение ? ? d,
уменьшится по мере увеличения скорости электронов, что необходимое для возникновения дифракции, выполняется.
и подтверждается на опыте. 43Кристаллы обладают высокой степенью0
10Или. Существование коротковолновой границы0 упорядоченности. Атомы в них располагаются в
непосредственно вытекает из квантовой природы трёхмерно-периодической кристаллической решётке, т.е.
излучения. Действительно если излучение возникает за образуют пространственную дифракционную решётку для
счёт энергии, теряемой электроном при торможении, то соответствующих длин волн. Дифракция волн на такой
энергия кванта h? не может превысить энергию электрона решётке происходит в результате рассеяния на системах
eU т.е. h? ? eU, отсюда. параллельных кристаллографических плоскостей, на
11Основной постулат корпускулярной теории0 которых в строгом порядке расположены рассеивающие
электромагнитного излучения, звучит так: центры. Условием наблюдения дифракционного максимума
электромагнитное излучение (и в частности, свет) – это при отражении от кристалла является Брэгга-Вульфа
поток частиц, называемых фотонами. Фотоны условие:
распространяются в вакууме со скоростью, равной 44Здесь ? – угол, под которым падает пучок электронов0
предельной скорости распространения ЭМ взаимодействия, на данную кристаллографическую плоскость (угол
масса и энергия покоя фотона равны нулю, энергия фотона скольжения), а d — расстояние между соответствующими
E связана с частотой электромагнитного излучения ? и кристаллографическими плоскостями. Х.
длиной волны ? формулой. Давление света. 45Дальнейшие исследования дифракции электронов В0
12Обратимся теперь к явлению светового давления.0 опыте Дэвиссона и Джермера при «отражении» электронов
Давление света открыто русским ученым Лебедевым в 1901 от поверхности кристалла никеля при определённых углах
году. В своих опытах он установил, что давление света отражения возникали максимумы. Эти максимумы отражённых
зависит от интенсивности света и от отражающей пучков электронов соответствовали формуле, и их
способности тела. Каждый поглощенный фотон передаст появление не могло быть объяснено никаким другим путём,
телу импульс. кроме как на основе представлений о волнах и их
13Итак, из корпускулярной теории электромагнитного0 дифракции; таким образом, волновые свойства частиц –
излучения следует, что световое излучение оказывает электронов – были доказаны экспериментом.
давление на материальные предметы, причем величина 46При более высоких ускоряющих электрических0
давления пропорциональна интенсивности излучения. напряжениях (десятках кВ) электроны приобретают
Эксперименты прекрасно подтверждают этот вывод: Опыт: достаточную кинетическую энергию, чтобы проникать
Весы Крукса (1873). сквозь тонкие плёнки вещества (толщиной порядка 10–5
14“Герцовщина Лебедева”. Лебедев П.Н. (1866-19120 см, т. е. тысячи ?). Тогда возникает так называемая
гг)поставил более тонкие эксперименты по преломлению дифракция быстрых электронов на прохождение, которую на
ЭМВ, чем Герц. Эти опыты при жизни Лебедева вошли в поликристаллических плёнках алюминия и золота впервые
разряд классических. Однако, работа Лебедева по исследовали английский учёный Дж. Дж. Томсон и
определению давления света стала мировой сенсацией. советский физик П. С. Тартаковский.
Проведено исследование давления света на газы. За 10 47Вскоре после этого удалось наблюдать и явления0
лет этой работы (с 1901 по 1010гг) опубликовано 10 стр. дифракции атомов и молекул. Атомам с массой М,
текста!!! Революция 1905 года и демократия по сути находящимся в газообразном состоянии в сосуде при
остановили работу Лебедева. В 1912 г. он умер. абсолютной температуре Т соответствует длина волны.
15Эффект Комптона.0 48где k – Больцмана постоянная (т.к. средняя0
160 кинетическая энергия атома K = 2/3kT). Для лёгких
17Артур Холли Комптон (1892-1962) - американский0 атомов и молекул (Н, H2, Не), и температур в сотни
физик. Окончил Принстонский университет (1914). Работал градусов Кельвина, длина волны l также составляет около
преподавателем физики в университете штата Миннесота, 1 ?. Дифрагирующие атомы или молекулы практически не
инженером-исследователем в фирме «Вестингауз лэмп» ( проникают в глубь кристалла, поэтому можно считать, что
«Westinghouse Lamp Co.») в Питсбурге. В 1920-1961 годах их дифракция происходит при рассеянии от поверхности
профессор университета Дж. Вашингтона (Сент-Луис) кристалла, т. е. как на плоской дифракционной решётке.
(1945-1953 - ректор), в 1942-1945 годах возглавлял 49Сформированный с помощью диафрагм молекулярный или0
Металлургическую лабораторию. Работы Комптона посвящены атомный пучок, направляют на кристалл и тем или иным
атомной и ядерной физике, физике космических лучей. способом фиксируют «отражённые» дифракционные пучки.
Открыл в 1922 году явление изменения длины волны Таким путём немецкие учёные О. Штерн и И. Эстерман, а
рентгеновского излучения вследствие рассеяния его также др. исследователи на рубеже 30-х гг. наблюдали
электронами вещества (эффект Комптона). Тем самым было дифракцию атомных и молекулярных пучков.
получено прямое доказательство существования фотона. 50Позже наблюдалась дифракция протонов, а также0
Наблюдал явление полного внутреннего отражения дифракция нейтронов, получившая широкое распространение
рентгеновских лучей и разработал метод измерения длины как один из методов исследования структуры вещества.
волны рентгеновского излучения. В 1932 году открыл Так было доказано экспериментально, что волновые
(независимо от Я. Клея) широтный эффект космических свойства присущи всем без исключения микрочастицам.
лучей и наличие в них заряженных частиц, в 1921 году 51В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо от него П.С.0
пришел к идее спина. Тартаковский получили дифракционную картину при
180 прохождении электронного пучка через металлическую
19Схема экспериментальной установки Комптона РТ-0 фольгу. В 1949 г. советские ученые Л.М. Биберман, Н.Г.
рентгеновская трубка. ? - угол рассеяния излучения; М – Сушкин, В.А. Фабрикант поставили такой же опыт, но
мишень рассеивателя. Длина волны рассеянного излучения интенсивность электронного пучка была настолько слабой,
определялась с помощью дифракции его на кристалле. что электроны проходили через прибор практически
200 поодиночке. Однако картина после длительной экспозиции
21Опыты указывали на необходимость пересмотра основ0 была точно такой же. Х.
квантовой теории и представлений о природе микрочастиц 52Дифракция частиц, сыгравшая в своё время столь0
(электронов, протонов и т.п.). Возник вопрос о том, большую роль в установлении двойственной природы
насколько исчерпывающим является представление материи – корпускулярно-волнового дуализма (и тем самым
электрона в виде малой механической частицы, послужившая экспериментальным обоснованием квантовой
характеризующейся определенными координатами и механики), давно уже стала одним из главных рабочих
определенной скоростью. Наряду с явлениями дифракции, методов для изучения строения вещества. На дифракции
интерференции (волновыми явлениями) наблюдаются и частиц основаны два важных современных метода анализа
явления, характеризующие корпускулярную природу света атомной структуры вещества – электронография и
(фотоэффект, эффект Комптона). Гипотеза де Бройля. нейтронография.
22В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что0 53Дифракция быстрых электронов на прохождение на0
дуализм не является особенностью только оптических плёнках алюминия.
явлений, а имеет универсальный характер. Частицы 54Волновая функция.0
вещества также обладают волновыми свойствами. Х. 550
23Луи де Бройль (1892 – 1987), французский физик,0 560
удостоенный Нобелевской премии 1929 г. по физике за 570
открытие волновой природы электрона. В 1923, 580
распространив идею А.Эйнштейна о двойственной природе. 590
света, предположил, что поток материальных частиц 600
должен обладать и волновыми свойствами, связанными с их 618. Уравнение Шредингера.0
массой и энергией (волны де Бройля). Экспериментальное 620
подтверждение этой идеи было получено в 1927 в опытах 630
по дифракции электронов в кристаллах, а позже она 640
получила практическое применение при разработке 650
магнитных линз для электронного микроскопа. Концепцию 660
де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме использовал 670
Шредингер при создании квантовой механики. Х. 680
24Если фотон обладает энергией E = ?v и импульсом p =0 690
h/?, то и частица (например, электрон), движущаяся с 700
некоторой скоростью, обладает волновыми свойствами, 710
т.е. движение частицы можно рассматривать как движение 729. Соотношение неопределенностей Гейнзенберга.0
волны. 730
25Согласно квантовой механике, свободное движение0 7410. Граничные условия. Потенциальные ямы конечной0
частицы с массой m и импульсом p = m? (где ? – скорость глубины.
частицы) можно представить как плоскую 750
монохроматическую волну ?0 (волну де Бройля) с длиной 76Эффект Комптона.0
волны. распространяющуюся в том же направлении 770
(например, в направлении оси х), в котором движется 780
частица. Здесь h — Планка постоянная. 79Схема экспериментальной установки Комптона РТ-0
26Зависимость волновой функции ?0 от координаты х0 рентгеновская трубка. ? - угол рассеяния излучения; М –
даётся формулой. Где k0 – волновое число, а волновой мишень рассеивателя. Длина волны рассеянного излучения
вектор , Направлен в сторону распространения волны, или определялась с помощью дифракции его на кристалле.
вдоль движения частицы. 800
27Таким образом, волновой вектор монохроматической0 81Корпускулярно-волновой дуализм (КВД).0
волны, связанной со свободно движущейся микрочастицей, 820
пропорционален её импульсу или обратно пропорционален 830
длине волны. Х. 840
28Поскольку кинетическая энергия сравнительно0 850
медленно движущейся частицы K = m?2/2, то длину волны 860
можно выразить и через энергию: Х. 87Основные выводы.0
29При взаимодействии частицы с с кристаллом,0 880
молекулой и т.п. – её энергия меняется: к ней 89Лекция окончена. Нажмите клавишу <ESC> для0
добавляется потенциальная энергия этого взаимодействия, выхода.
что приводит к изменению движения частицы. 900
Соответственно, меняется характер распространения 910
связанной с частицей волны, причём это происходит 920
согласно принципам, общим для всех волновых явлений. 930
Основные геометрические закономерности дифракции 940
частиц, ничем не отличаются от закономерностей 95Рис. 7. Распределение интенсивности, обусловленное0
дифракции любых волн. Общим условием дифракции волн фотонами, прошедшими через щель А (либо через щель В).
любой природы является соизмеримость длины падающей 960
волны ? с расстоянием d между рассеивающими центрами: ?
96 «Давление света опыт» | Давление света опыт 2
http://900igr.net/fotografii/fizika/Davlenie-sveta-opyt/Davlenie-sveta-opyt.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Фото
Презентация: Давление света опыт | Тема: Фотоэффект | Урок: Физика | Вид: Фото
900igr.net > Презентации по физике > Фотоэффект > Давление света опыт