Тема: Применение фотоэффекта.
ФИЗИКА, ГРУППА № 36, 08.11.2021 г.
Занятие № 30
Тема: Фотоны.
Цель : изучить понятие фотон, определить энергию и импульс фотона, формулу де Бройля, корпускулярно-волновой дуализм.
План:
1. Энергия и импульс фотона.
2. Корпускулярно-волновой дуализм.
3. Гипотеза де Бройля.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Энергия и импульс фотона.
В современной физике фотон рассматривается как одна из элементарных частиц.
Фотон – фундаментальная частица, квант электромагнитного поля. В виде фотонов испускается и поглощается электромагнитное излучение. Фотон имеет свойства как частицы, так и волны. У него нет ни электрического заряда, ни массы.
Свойства света, обнаруживаемые при его излучении и поглощении, назвали корпускулярными.
Фотон, подобно частице, обладает определенной порцией энергии hν. Энергию фотона часто выражают не через частоту ν, а через циклическую частоту ω = 2πν.
При этом в формуле для энергии фотона в качестве коэффициента пропорциональности вместо величины h используют величину
(читается: аш с чертой), равную, по современным данным, 
Тогда энергия фотона выражается так:
Согласно теории относительности энергия всегда связана с массой соотношением Е = mс2. Так как энергия фотона равна hν, то, следовательно, его масса m получается равной
У фотона нет собственной массы, он не существует в состоянии покоя и при рождении сразу имеет скорость с. Масса, определяемая формулой— это масса движущегося фотона. По известной массе и скорости фотона можно найти его импульс:
|
|
|
Или
р = Е/с
Чем больше частота ν, тем больше энергия Е и импульс р фотона и тем отчетливее проявляются корпускулярные свойства света.
Энергия фотонов видимого излучения крайне незначительна. Фотоны, соответствующие зеленому свету, имеют энергию 4 • 10-19 Дж.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Свет есть материальный объект, обладающий как волновыми, так и корпускулярными свойствами. В различных физических процессах эти свойства могут проявляться в различной степени. При определенных условиях, то есть в ряде оптических явлений свет проявляет свои волновые свойства. В этих случаях мы должны рассматривать свет как электромагнитные волны. В других оптических явлениях свет проявляет свои корпускулярные свойства, и тогда его следует представлять как поток фотонов. Иногда, оптический эксперимент можно организовать так, что свет будет проявлять в нем как волновые, так и корпускулярные свойства. Действительно, в опыте Комптона на первом этапе рассеяния излучения на мишени оно ведет себя как поток фотонов, но в измерительном блоке это же излучение как электромагнитная волна испытывает дифракцию на кристаллической решетке.
|
|
|
Существуют оптические явления, которые могут быть объяснены качественно и количественно как волновой, так и корпускулярной теориями света. Так, например, обе эти теории приводят к одинаковым соотношениям для давления, оказываемого светом при падении его на вещество. Это объясняется тем, что любая модель, и волновая, и корпускулярная учитывает наличие у света таких материальных характеристик как энергия, масса, импульс.
Итак, в результате углубления представлений о природе света, выяснилось, что свет обладает двойственной природой, получившей название корпускулярно-волнового дуализма света. С некоторыми объектами свет взаимодействует как волна, с другими - подобно потоку частиц.
Корпускулярно-волновой дуализм (или квантово-волновой дуализм) — свойство природы, состоящее в том, что материальные микроскопические объекты могут при одних условиях проявлять свойства классических волн, а при других — свойства классических частиц.
Гипотеза де Бройля.
Установление корпускулярно-волнового дуализма в оптических явлениях имело очень большое значение для дальнейшего развития физики. Впервые была выявлена двойственная - корпускулярно-волновая - природа физического объекта - электромагнитного излучения.
|
|
|
В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм (от лат. dualis – двойственный) не является особенностью только оптических явлений, а имеет универсальный характер. Частицы вещества также обладают волновыми свойствами.
Причем соотношения, связывающие волновые и корпускулярные характеристики частицы остаются такими же, как и в случае электромагнитного излучения.
Луи де Бройль выдвинул идею приписать волновые свойства электрону. Проводя аналогию между квантом, де Бройль предположил, что движение электрона или какой-либо другой частицы, обладающей массой покоя, связано с волновым процессом.
Гипотеза де Бройля устанавливает, что движущейся частице, обладающей энергией E и импульсом p, соответствует волновой процесс, частота которого равна:
Или
Эта знаменитая формула де Бройля — одна из основных в физике микромира.
Основная литература по теме урока:
|
|
|
1) Учебник «Физика 11» Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, М. «Просвещение»
2) интернет ресурсы
Домашнее задание: изучить материал, сделать краткий конспект.
Задание скидывать в группу
36 гр. https://vk.com/club194179937
ФИЗИКА, ГРУППА № 36, 08.11.2021 г.
Занятие № 31
Тема: Применение фотоэффекта.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!