Millega tegeleb kvantfüüsika/optika? Valgusnähtuste seletamisega, mida laineteooria ei seleta.FOTOEFEKT elektronide ,,väljalöömine" ainest valguse toimel.Millal tekib fotoefekt? Valgus vabastab metallist elektrone. Footoni energia võrdub Plancki konstandi (h=6,6x Jxs) ja sageduse (f) korrutisega. E=hfFotoelektronide kiirus sõltub rakendatud pingest. FOOTON valguse kvant PUNAPIIR fotoefekti ei tekita punane valgus. / Suurim lainepikkus mille puhul veel fotoefekt tekib.Fotoefekti valem Plancki konstandi (h=6,6x Jxs) ja sagedus (f) on võrdeline väljumistöö (A) ja massi (m) kiiruse ruudu ( ) poolkorrutisega. Fotoefekti kasutus detailide loendamine, konveierites, metroos, kino, fotograafia, TV, automaatika. Valguse dualism seisneb valgusnähtuste kaheses seletamises
Füüsika KT I 1. Selgita valguse dualismi, millised nähtused. Valgusel on kahesugused omadused: 1) laineteooria valgus on elektromagnetiline laine *interferents *difraktsioon *dispersioon *murdumine *peegeldumine 2) kvantteooria valgus on osakeste voog *fotoefekt *Comptoni efekt *valguse rõhk 2. Mõisted Fotoefekt nähtus, kui kiirgus või valgus lööb ainest välja elektrone. Footon e kvant on valgusosake, mis kannab kaasas energiat. Punapiir on minimaalne sagedus, mille korral tekib fotoefekt. Väljumistöö on energia, mis tuleb anda elektronile, et see metallist välja lüüa.
sagedus. 3. Mida näitab Plancki konstant ja kui suur ta on? h = E/f näitab, et valguse sagedusühiku kohta tulevat kvandi energiat ja see on h = 6,6.10-34J/s 4. Millise füüsika aluseks sai Plancki tööhüpotees footonitest? Kvantfüüsika. 5. Millise 20.sajandi alguse füüsika probleemi lahendas Max Planck, mille eest ta sai ka Nobeli preemia? Ta lahendas kehade soojuskiirguse teoreetilise kirjeldamise probleemi. Lahenda ülesanded 1-5 lk.81-82. Vastata küsimused 1 ja 2 lk 82 13. Fotoefekt. 13.1. Fotoefekti katsed 6. Mida nimetatakse fotoefektiks? Elektronide väljalöömist ainest (metallist, pooljuhist) valguse toimel. 7. Analüüsi elektroni välja löömist metallist valguse toimel, kui metall on + laenguga ja kui metall on laenguga. + laenguga metall tõmbab väljalöödud elektroni tagasi, -laenguga metalli puhul aga seda ei juhtu. 8. Joonista fotoefekti uurimisseadme skeem. Vt joonis 13.3 lk 84 9. Kes uuris selle skeemi abil esimesena fotoefekti seaduspärasusi juba 1888
Milliselt käsitleb valgust kvantoptika, M. Plancki hüpotees? Kvantoptika käsitleb valgust kui osakeste voogu. Max Plancki hüpotees: osakestena ehk footonitena käitub valgus kiirgamisel ja neeldumisel. 2. Kuidas leiad valguskvandi energiat sageduse ja lainepikkuse abil? hc E energia [J] h-Plancki konstant 6,67*10-34 J*s E = h f f = c/ => E = -------- f valguse sagedus -lainepikkus 3. Mis on fotoefekt ja sõnasta tema kaks seaduspärasust? Fotoefekt on nähtus, kus valguse toimel lüüakse ainest välja elektrone. Seaduspärasused: 1) väljalöödud elektronide arv sõltub valguslaine intensiivsusest. 2)väljalöödud elektronide kiirus sõltub valguse sagedusest. 4. Milline on fotoefekti teooria, põhivalem, tähised valemis? Ainele langeva footoni energia mõjul tuuakse elektron pinnale ja antakse talle kineetiline energia.
tihedad hõõguvad gaasid. Joonspekter on ainet iseloomustav kiirgus või neeldumisjoonte kogum. Seda annavad gaasilised ained madalal rõhul. 9.Mis on neeldumisspekter? Neeldumisspekter on kiirgusspekter nö negatiiv ja näitab milliste lainepikkustega valguslaineid aine neelab. 10.Mis on spektriaal analüüs? Spektraal analüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlaks tegemist, kiirgus- või neeldumisspektri järgi. 11.Mis on fotoefekt? Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. 12.Plancki hüpotees? +valem Planck väitis, et valgus ei kiirgu aatomist lainetena, vaid energiaportsjonite kaupa ehk kvantide kaupa. E=h*f 13.Mis on fotoefekti punapiir? Fotoefekti punapiir on lainepikkus, millest pikemad lained ei ole suutelised ainest elektrone väljalööma. 14.Einsteini fotoefekti käsitlus? +valem mv 2
Kavantoptika Optkia uurib valguseid ja muid kiirguseid. Kvatoptika uurib valguse kvantide omadusi. Peale kvantoptika on veel laineoptika, geomeetrilineoptika, fotomeetria jne. Fotoefekt Tähendab elektroni välja löömist ainest valguskvandi poolt. Avastas H.Hertz. fotoefekti seaduse avastas A.Stoletov: 1) fotoelektronide hulk on võrdeline valgusvooga. 2) fotoelektronide kiirus on pöördvõrdeline lainepikkusega. 3)punakiir on suurim kiir mis tekitab fotoefekti. A.Einstein tuletas fotoefekti võrrandi, mille lühim kuju on E=A+Ek E-(valgus)kvandi energia E=hf ,kus f-valguse sagedus, ühik on 1Hz(hertz). Js plancki konstant. Kuna valguse kiirus vaakumis , siis . Kus -lainepikkus (m) , m/s. A-elektroni väljumistöö SJ-süst ühik 1J (dzaul) kasutusel ka 1eV (elektronvolt) s.o energia mille elektron saab lõigu läbimisel kui pinge selle oststel on 1V. Ek- fotoelektroni kineetiline energia , kus elektroni mass m=kg. Fotoefekti liigid ja kasutamine 1.(välis)fotoefekt-kasutatakse v
omavahel elektriliselt ühendatud fotoelemente; kosmoselaevades, elektrijaamades, ka kosmosesse paigutatavates) jne. Fotoelemendis tekib valguse toimel elektrivool või muudetakse valgusenergia elektrienergiaks. Footoni energia on määratud talle vastava laine sagedusega. Footonil puudub seisumass, ta ei saa eksisteerida paigalolekus. Footoni impulss on määratud tema massi ja kiiruse korrutisega ning selle suund ühtib valguslaine levimissuunaga. Kui footonid langevad mingile kehale, annavad nad oma impulsi sellele üle. Valguse rõhk on võrdeline valguse intensiivsusega. Footoni põrkumisel vaba elektroniga väheneb footoni energia ja suureneb kiirguse lainepikkus. Fotokeemilisteks nimetatakse reaktsioone, mis toimuvad vaid valguskvantide osavõtul (fotosüntees, osooni tekkimine, pildistamisel). E (kvandi)energia (J) Ek kineetiline energia (J) A väljumistöö (J) lainepikkus (nm) v kiirus (m/s)
1. Milles seisneb Plancki hüpotees aatomi kiirgamise kohta? Valgus ei kiirgu aatomist mitte lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Aatomid kiirgavad elektromagnetenergiat väikeste kvantide kaupa, kusjuures kvandi energia E=hf, kus E- kvandi energia (J) f- sagedus (Hz) h- Plancki konstant 2. Mis on footon? Tema energia, mass, impulss. Footoniks hakati kutsuma valguskvanti. Energia on määratud talle vastava laine sagedusega. E=hf, E- f energia (g) h-Planckoi konstant, 6.6 * 10-34 Mass: footonil ei ole seisumassi, ei saa eksisteerida paigalolekus, E=mc2 m=(hf):c2 f- mass oleneb valguse sagedusest, mida suurem f seda suurem m. Impulss on määratud footoni massi ja kiiruse korrutisega. p=mc , suund ühtib laine levimissuunaga 3. Mida tähendab, et footonil puudub seisumass
1) plancki hüpotees valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaporstjonite, kvantide kaupa, plancki valem E=hf; 2) footon elektromagnetvälja kvant, mis eksisteerib ainult liikudes(pole seisumassi) ning tõestati fotoefekti abil ja selle kineetiline energia on E=mc2; 3) fotoefekt elektroni väljalöömine metallist valguse toimel, mille tulemusel tekib elektrivool (mida intensiivsem valgus, seda tugevam vool); 4) punapiir piirsagedus, mida fotoefekt tekitada suudab, sellest suurema lainepikkusega või sagedusega valgus enam elektrone vabastada ei suuda (kvantoptikas väikseima sagedusega valgus, mis võib tekitada fotoefekti); 5) stoletovi katse õhutühjas balloonis on 2 elektroodi, valguse toimel katoodist välja löödud elektronid liiguvad anoodile, mis põhjustab fotovoolu, aga muutumatu valguse intensiivsuse puhul oleneb tekkiva voolu tugevus rakendatud pingest.
Pikemate lainete (spektri punases osas) juures ei jätku kvandi energiast elektroni ainest välja löömiseks ja fotoefekti ei teki, siis nimetus kas punane piir või pikalaineline piir. 4. hf = A + mv2/2, kus h on pealelangeva valguse sagedus, kokku hf on valguskvandi energia, mis muutub fotoelektroni antud ainest väljumise tööks A ja energia ülejäägi saab elektron kaasa kineetilise energia mv2/2 näol, kus m on elektroni mass ja v tema kiirus ainest välja tulemisel. 5. Einstein täiendas fotoefekti teooriat. Einstein kasutas valguskvandi mõistet. Tema järgi kvandienergia kulub elektroni väljalöömiseks ning selle liikuma panemiseks. 6. Sisefotoefekti puhul ei löö valgus elektrone välja, vaid vabastab nad oma aatomite küljest. Välisfotoefekt seisneb ainest (peamiselt metallist) elektronide väljalöömises valguse abil. Välisfotoefekti kasutatakse valguse mõõtmise seadmetes: fotoelemendid, fotoelektronkordistid
Valgust klassifitseeritakse lainepikkuse järgi · Infravalgus · Nähtav valgus · Ultravalgus 4. Nimeta valguslainet iseloomustavad suurused · Lainepikkus · Laineperiood T · Laine sagedus f · Laine kiirus v · Valguse intensiivsus I 5. Lainepikkus Lainepikkuseks nimetatakse füüsikas kaugust kahe teineteisele lähima, samas faasis võnkuva punkti vahel Kaugus valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva naaberpunkti vahel. Suhe väljendub järgmiselt: kus on helilaine või elektromagnetlaine pikkus on laine levimiskiirus f on laine sagedus ühikus 1 s-1 = 1 Hz. ©anmet.ptg 2007 1 Füüsika 11. klassile
Valgust klassifitseeritakse lainepikkuse järgi · Infravalgus · Nähtav valgus · Ultravalgus 4. Nimeta valguslainet iseloomustavad suurused · Lainepikkus · Laineperiood T · Laine sagedus f · Laine kiirus v · Valguse intensiivsus I 5. Lainepikkus Lainepikkuseks nimetatakse füüsikas kaugust kahe teineteisele lähima, samas faasis võnkuva punkti vahel Kaugus valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva naaberpunkti vahel. Suhe väljendub järgmiselt: kus on helilaine või elektromagnetlaine pikkus on laine levimiskiirus f on laine sagedus ühikus 1 s-1 = 1 Hz. ©anmet.ptg 2007 1 Füüsika 11. klassile
Seega suurema sagedusega valguskvandid on suurema energiaga ja suudavad ka elektronidele rohkem energiat anda. Fotoefekti tekitamiseks peaks aine olema laetud negatiivselt. Sel juhul hakkab välja löödud elektron kehast elektrilise tõukejõu mõjul eemalduma ja keha laeng väheneb. Ka peab ainele langema piisavalt suure sagedusega valgus, et selle kvandid suudaksid ainest elektroni välja lüüa. Elektroni välja löömisel teeb valgus tööd. Vähimat energiat, mille arvel ainest tekiks fotoefekt, nimetatakse väljumistööks (A). Väljumistööle vastava valguse lainepikkust nimetatakse punapiiri lainepikkuseks - see on suurim valguse f lainepikkus, mis antud ainest fotoefekti põhjustab. (punpiiri sagedus - p , on vähim valguse sagedus, mis antud ainest veel elektroni välja lööks). Ainele langeva valguskvandi energia (E) kulub ainest elektroni välja löömiseks (A) ja
FÜÜSIKA OPTIKA LAINEOPTIKA 1. Valgus kui laine. Valguslainet iseloomustavad suurused. Valguslaine koosneb teineteisega risti olevast elektri-ja magnetväljast, mis on omavahel seotud ja levivad ruumis valguse kiirgusega. Valguslaine on ristlaine. Valguslainet iseloomustavad suurused: periood T (1s)- aeg, mis kulub valguslainel ühe lainepikkuse läbimiseks. lainepikkus λ (1nm) - näitab kaugust valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva naaberpunkti vahel. laine sagedus f (1Hz) – näitab mitu täisvõnget teeb laine ühes ajaühikus. Kiirus (1m/s)- näitab, kui pika tee läbib laine ajaühikus. c- valguse kiirus vaakumis. (võib kasutada ka õhus) c = 3·108 m/s E- Lainefaas, mis määrab muutuva suuruse väärtuse antud ajahetkel. I- Valguse intensiivsus, mis näitab kui palju energiat valguslaine kannab ajaühikus läbi pinnaühiku. 2
3. Kuidas liigitatakse valguslained lainepikkuse järgi? Valgust klassifitseeritakse lainepikkuse järgi · Infravalgus · Nähtav valgus · Ultravalgus 4. Nimeta valguslainet iseloomustavad suurused · Lainepikkus · Laineperiood T · Laine sagedus f · Laine kiirus v · Valguse intensiivsus I 5. Lainepikkus Kaugus valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva naaberpunkti vahel. . 6. Laineperiood T Aeg, mis kulub valguslainel ühe lainepikkuse läbimiseks 7. Laine sagedus f Täisvõngete arv ajaühikus. 8. Laine kiirus v Näitab, kui pika tee läbib laine ajaühikus. 9. Valguse intensiivsus I Valguslaine poolt kantav energiahulk läbi pinnaühiku. Igapäevases elus kasutatakse ka väljendeid valguse tugevus või heledus. 10
ühte tasandisse. * mattklaas asub koondava läätse fokaaltasandis, kasutatakse spektri vaatlemiseks) Spektraal analüüs- aine keemilise koostise kindlaks tegemist, kiirgus- või neeldumisspektri järgi. Plancki hüpotees: Valgus ei kiirga aatomitest lainena vaid kvantide kaupa. Kvandi energia : E=hf ( E- kvandi energia(J), f- valguse sagedus (Hz), h- 6,6*10 -34J*s (Plancki konstant)) Footoni mass: m=hf/c2 (c- valguse kiirus( 3*108m/s)) Footoni impulss: p(vektor)=mc. Fotoefekt elektronide väljalöömine ainest valguse mõjul. Avastaja : H.R. Hertz. Fotoefekti katse- elektroskoop, tsinkplaat, lamp. Kui plaat laadida negatiivselt , tühjeneb elektroskoop kiirest; kui laadida positiivselt, ei juhtu midagi; kui panna valguse ette klaas, ei kaota negatiivselt laetud plaat enam elektrone, elektroskoop ei tühjene. Toimub: valgus lööb plaadi pinnast välja elektrone. Tulemus: * fotovoolu tugevus on võrdeline valguslaine intensiivsusega. * valguse intensiivsuse
Analoogia pendli võnkumisega on ilmne: g , kus l on pendli pikkus. Vahelduvvool on elektrivool, mille voolutugevus perioodiliselt muutub, mis tähendab ka suuna vastupidiseks muutumist perioodiliselt. i = I sin t ja i = I cos t . m m Laineoptika Valgus kui elektromagnetlaine selgub elektromagnetlainete skaalast: Elektromagnetlaine, st ka valguslaine, sisaldab koostoimuvaid elektrivälja ehk E- vektori ja magnetvälja ehk B-vektori sinusoidaalseid võnkumisi, mis levivad ruumis edasi E B v . Lainefront on pind, mille kõik punktid võnguvad samas faasis. Lainefront ja valguskiir on teineteisega risti. Lainepikkus on valguslaine kahe samas faasis võnkuva lähima punkti vaheline kaugus. Sagedus f ehk võrdub laine täisvõngete arvuga ajaühikus. Periood T on aeg, mis kulub valguslainel läbimiseks
Fotoefekt Kordamine Plancki hüpotees: Valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Plancki valem: E=h*f E=Valgusosakese(footoni) energia h=Konstant/6,6*10-34 J*s f=Sagedus Footon on elektromagnetvälja kvant. Valgust saab kirjeldada lisaks lainele ka osakesena footonina. Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljumist ainest valguse toimel. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikema lainepikkusega valgus ei ole suuteline ainest elektrone vabastama. Õhutühja ballooni on paigaldatud katood ja anood. Nendevahelist pinget saab mõõta ja muuta. Valguse toimel katoodidest väljalöödud fotoelektronid liiguvad anoodidele, mis põhjustab fotovoolu tekkimise. Voolutugevus sõltub rakendatud pingest. Pinge suurenedes voolutugevus kasvab. Küllastunud vool tekib siis, kui kõik katoodidest väljunud elektronid jõuavad anoodile. Einstein väitis, et valguskvant saab neelduda ainult tervikuna ehk kui elektron neelab footoni, siis elektroni en
Footoni impulsi leidimine p=m*C Fotoefekt Elektronide väljumine ainest valguse toimel esineb eriti metallide korral. Avastas Heinrich Hertz 1887. Aastal. Seaduspärasused: 1)Metalli pinnalt väljunud elektronide arv sõltus valguse intensiivsusest. 2)Väljunud elektronide kiirus ei sõltunud valguse intensiivsusest, vaid valguse sagedusest ( värvusest) 3)Fotoefekti ei tekkinud kui sagedus oli väiksem teatud piirisagedusest, mis sõltus ainest. Aastal 1905 avaldas Albert Einstein fotoefekti teooria. Oma teoorias näitas ta, et valgus kiirgub kvantidena ja säilitab oma kvanditud oleku ka edasisel levimisel ja neeldub samuti kvantide kapua. Väitis, et elektron saab aine pinnalt lahkuda siis, kui tehakse mingi väljumistöö ja antakse elektronidele mingi kiirus. Kui kvandi energiast selleks ei piisa siis fotoefekti ei teki. h * f = A + (mv2) / 2 (J) h * f = kvandienergia A = väljumistöö
7. Kuidas mõjutab valguskvantide energia valguse intensiivsust? Millest sõltub valguse intensiivsus? - Valguse intensiivsus on määratud kvantide hulgaga.( Mida rohkem kvante seda intensiivsem valgus.) 8. Kas ja kui siis miks avaldab valgus pindadele rõhku? - (Mass+Kiirus=Impulss) Impulss avaldab rõhku ja valgusel on impulss. 9. Millist nähtust nimetatakse fotoefektiks? - Elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. 10. Mitu elektrooni saab üks footon metallist eemaldada? Miks? - 1-e, sest footoni energiat ei saa tükeldada, neeldub tervikuna. Kui energiat on piisavalt palju siis eemaldab, kui ei siis mitte. 11. Kuidas jaotub fotoefekti korral metalli pinnale langenud footoni energia? - Energia jaotub eletroni väljumistöö tegemisele ja elektronidele liikumisenergia andmisele. 12. Miks tuleb elektroni eemaldamiseks metallist kulutada energiat? Kuidas nim. seda energiat?
Füüsikaline Maailmapilt Füüsika aines ja teaduslikud meetodid: mudelid, keel, põhjuslikkus. Makroskoopiliste kehade liikumine ja selle põhjused; Newtoni seadused. Kehasüsteemide liikumine – aine molekulaar-kineetiline teooria, olekuparameetrite muutumise seaduspärasused. Suure tihedusega molekulaarsüsteemid. Soojus – aineosakeste kaootilise liikumise energia. Elektromagnetism: elektrilaengud ja nende liikumine magnet- ja elektriväljas. Valguse dualism – osakeste voog versus elektromagnetlainetus. Mikromaailma ehituskivid – elementaarosakesed. Kvantmehaanika põhiideed. Relatiivsus maailma käsitlemisel: erirelatiivsusteooria postulaadid, energia ja massi ekvivalentsus ning aegruumi kõverdumine. Universumi teke, struktuur ja evolutsioon. Füüsikas avastatud seaduspärasuste rakendatavus teistes
2. Interferents ja difraktsioon tõestavad et valgus on lainetus. Interferents lainete liitumine mille tulemusena mõnes punktis valgus tugevneb ja teises nõrgeneb. Tingimus: Valguslained peavad olema koherentsed(ühesugune lainepikkus, sagedus ja aja jooksul muutumatu faaside vahe. Difraktsioon valguslainete paindumine tõkete taha. Tingimus: Lainepikkus peab olema suurem eseme mõõtmetest. 3. Valguse kvantiseloomuga on seletatavad fotoefekt ja valguse rõhk. 4. Fotoefekt elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Footoni energia peab olema suurem või võrdne elektroni väljumistööga EA H*fmin A fm =A/h fotoefekti kasutatakse videolintides, ohutustehnikas, metroos, toodangu lugemiseks. 5. Punapiir ainele omane max või fmin, mille puhul tekib fotovool. Punapiir sõltub ainest. A c h max= f min fmin= 6. Valguse intensiivsus on seda suurem, mida rohkem on valguvihus footoneid ja mida
Kui kiirguse sagedus on lävisagedusest väiksem, siis elektronide emissiooni ei toimu, sest nad ei saa elektromagnetkiirguselt energiat, mis on vajalik vabanemiseks seosest aatomituumadega. Fotoefekti käigus minema löödavaid elektrone nimetatakse fotoelektronideks. Footoni energia on sõltuv talle vastava laine sagedusest. Seega, mida suurem on pealelangeva valguse sagedus, seda tõenäolisemalt vabaneb metalli pinnalt elektrone. Matemaatiliselt väljendub fotoefekt järgmises võrrandis: , kus A on väljumistöö ehk energia, mis on vaja anda elektronile, et teda metalli pinnalt vabastada; on väljunud elektroni kineetiline energia (m on elektroni mass ja v on elektroni kiirus) ningh on footoni ehk valguskvandi energia ( on footonile vastava laine sagedus ning h on Plancki konstant). Kui footoni energia on
Põhjus on selles, et klaas neelab suurema sagedusega (lühema lainepikkusega) valgust Siit järeldus:MITTE IGASUGUNE VALGUS EI TEKITA FOTOEFEKTI. Fotoefekt Enamike ainete puhul tekitab fotoefekti ultravalgus (violetne ja sinine) Fotoefekti ei tekita punane valgus. Siit tuleneb mõiste FOTOEFEKTI PUNAPIIR. Kui välja löödud elektron ei saa piisavat energiat tõmmatakse ta ainesse tagasi FOTOEFEKTI PUNAPIIR suurim lainepikkus, mille puhul veel tekib fotoefekt Fotoefekti seaduspärasused: I seadus: Kiirguse poolt väljalöödud elektronide maksimaalne kineetiline energia ei sõltu kiirguse intensiivsusest vaid sõltub kiirguse sagedusest (lainepikkusest) ja elektroodi materjalist II seadus : Fotoefekti punapiir sõltub ainult elektroodi materjalist ega sõltu kiirguse intensiivsusest. Fotoefekti seaduspärasusi uuris põhjalikumalt vene füüsik Aleksander Stoletov
sagedusest (üldiselt lainepikkuse suurenedes, näitaja väheneb) Spekter- valguse jaotust lainepikkuse (või sageduse) järgi Footon-on valguskvant nn ,,portsjon" Footoni ja energia vaheline seos on määratud Plancki konstandiga Fotoefekt-elektronide väljumine ainest valguse toimel (footon saab neelatud elektroni poolt, energia kasvab ning eemaldub positiivsete ioonide tõmbejõudude piirkonnast) Väljumistöö-fotoefekti korral elektroni vabanemise juures tehtav töö, mis on võrdne elektroni vabastamiseks vähima vaja mineva energiaga Einsteini valem fotoefekti kohta , kusjuures A on väljumistöö Fotoefekti punapiir-piirsagedus, mille korral fotoefekt tekib
KVANTOPTIKA Valgusel on tähtis osa meie elus. Ilma valguseta ei tajuks me esemeid nagu lauad, toolid ja isegi inimesed. Me elaksime igaveses öös. Valguse uurimine hakkas pihta juba 17. Sajandil. Kuid tekkisid vastuolud teadlaste vahel. Osad uskusid ,et valgus on laine, teised aga ,et osake. Need kes uskusid ,et tegemist on lainega, panid aluse nn. Laineteooriale. Laineteooria töötas välja hollandi füüsik C.Huygens 1678 aastal. Ja need kes uskusid ,et valgus koosneb osakestest panid aluse nn. Korpuskulaarteooriale mida tänapäeval nimetatakse Kvantteooriaks. Korpuskulaarteooria e. kvantteooria arendaja oli inglise füüsik I.Newton 1675 aastal. Aga siia maani ei ole suudetud kindlaks teha mis see valgus on, kuna valgus on dualistlik. Valguse dualistlik e. kahene iseloom tähendab, et valguse laine ja kvantteooriad ei ole vastandlikud, nad täiendavad teineteist
Punane murdub vähem, sinine rohkem. 4)Fotoefekt- elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Toimub negatiivselt laetud plaadi valgustamisel. Fotoefekti tekkimiseks peab olema footoni energia suurem võrdne elektronide väljumis tööst. Kasutatakse helikinos, ohutustehnikas, metroos, valmistoodangu loendamiseks. 5) Fotoefekti punapiir Iga metalli jaoks eksisteerib mingi kindel minimaalne valguse sagedus, mille korral fotoefekt tekib. Sõltub ainest. 6) Iga footon lööb välja ühe elektroni. Mida inteniivsem valgus, seda rohkem footonied on ja rohkem elektrone lüüakse välja. Mida rohkem elektrone liigub, seda tugevam vool. 7) Kui suure energia ainest välja löödud elektron saab, sõltub E-st, aga E sõltub sagedusest. Järelikult Kui suure energia elektron saab, sõltub valguse sagedusest. Footon on valguse osake.On kindel energia, Footoni energia on määratud talle vastava laine sagedusega. Mass, aga pole seisumassi
neeldumisspektri järgi. Valgus kui footonite voog M. Planck-i püstitatud teooria kohaselt valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Valguse kvanti hakati nimetama footoniks. E =h f Kus h on konstant ,h =6,6 x 10-34 J-s . Seda konstamti tuntakse Plancki konstandina. Fotoefekt Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest valguse toime. Fotoefektile andis seletuse A. Einstein, kes väitis, et valguskvant saab neelduda ainult tervikuna. See tähendab, kui elektron neelab footoni siis elektroni energia suureneb täpselt hf võrra. Fotoefektil kehtib seega valem hf =A+mv2 / 2 Fotovoolu tugevus oleneb valguse intensiivsusest ja on seda suurem, mida suurem on intensiivsus. Piirsagedust või lainepikkust, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga nimetatakse fotoefekti punapiiriks. Footonid
kuid puudub seisumass. Nii kui ta tekib, on tal kohe valguse kiirus. Ainult selle tõttu, et valgusel on olemas mass on ta võimeline avaldama rõhku ja lööma ainest välja elektrone. Max Planck- saksa füüsik, lõi kvantoptika. Ta tõestas, et valgusosakeste energia sõltub valguse sagedusest. Valem E=h*f kus E valgusosakeste energia, f- valguse sagedus h Plancki konstant (h=6,62*10 -34J*s). üldiselt jääb valgusosakeste mass suurusjärku 10-36 kg. fotoefekti uuris põhjalikult Albert Einstein. Tema m0∗v 2 fotoefekti valem: h*f=A+ 2 . h*f=A+Ek kus h Plancki konstant, f valguse sagedus, A elektroni väljumistöö, m0 elektroni mass, v elektroni kiirus, E k elektroni kineetiline energia. Punapiir- mida suurem on valguse sagedus seda suurema energiaga e suurema kiirusega lendavad elektronid ainest välja. Vastupidisel juhul kui sagedus väheneb on võimalik leida piirsagedust millal algab fotoefekt antud aine korral f p =A/h
Spektrianalüüs- aine keemilise koostise kindlakstegemine selle aine poolt tekitatud spektrite põhjal. Fotoefekt- seisneb elektronide väljalöömisel metalli pinnalt valguse toimel. Esimest korda demonstreeris seda 1887. aastal Heinrich Herz. Kvant ehk footon- Max Planck pakkus 1900. aastal välja hüpoteesi, et valgus ei kiirgu aatomist lainena, vaid energiaportsjonite ehk kvantidena. Vaakumis liigub alati valguse kiirusega( C= 3*10 astmel 8 m/s). 1905. aastal nimetas A. Einstein kvandi footoniks. (Valguskvant- jagamatu energiaportsjon, mida keha neelab või kiirgab). Footonienergia on võrdeline elektromagnetlaine võnkesagedusega. E= hf; E= h (h= Plancki konstant= 6,62* 10 astmel -34 J*s) Fotoefekti võrrand- hf=A+ Ek(A- väljumistöö; Ek- kineetiline energia; Ek= mv2(ruudus, mitte korda kaks) : 2) Fotoefekti seadused- elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltub pealelanguva valguse
omadused? Valgust saab kirjeldada aine osakestega, mida võib põhimõtteliselt näha ja katsuda. Teisalt saab neidsamu nähtuseid kirjeldada ka väljadega, mida pole näha, kuid mis vahendavad osakeste vahel mõjuvaid jõude. Looduses vastab igale lainele osake ja iga osakesega kaasneb laine. Valgus kui elektronmagnetväljas, mis levib ruumis lainena. Teisalt saab valgust kirjeldada ka osakeste abil, nimelt on olemas valguse osakesed ehk kvandid. Valguse kvanti nimetatakse footoniks. footon on osake, millel seisumass on võrdne nulliga, see tähendab, et paigalolekus footon olla ei saa. Teisiti öelduna: kui footon peatatakse, siis muutub ta millekski muuks, tema energia muutub mõneks teiseks energialiigiks. Valguse kvantiseloom ilmneb selgemalt valguse kiirgumisel (tekkimisel) ja neeldumisel (kadumisel). Laineline olemus tuleb esile peamiselt valguse levimisel. 34. Mis on valgus? Valgus on elektromagnetkiirgus, mille lainepikkus on vahemikus 380–
Nähtav valgus UV-kiirgus (Päike) Röntgen kiirgus Gamma kiirgus Kõik need lained kujutavad endast el. Mag. Võnkumisi, st neis võngub elektrivälja tugevus E ja magneetiline induktsioon B. Kõik nad levivad valguse kiirusega, kuid omadused on väga erinevad. NT: Raadiolained levivad kõikjale v.a. metalli, valgust tunnetame silmaga, infrapunast kiirgust kehapinnaga, ülejäänusid aga mitte. 8. Mis on fotoefekt? – jagunemine, iseloomustus, näited Fotoefektiks nim. ainest elektronide väljalöömist valguse poolt. Seda nähtust saab seletada siis, kui vaadata valgust kui osakeste voogu. Seadused: Valguse poolt väljalöödud elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega Fotoelektronide väljalennus kineetiline energia sõltub valgusallika sagedusest, mitte valusallika intensiivsusest (UV-kiirgusega parem fotoefekt) Jagunemine:
madalaima punkti vahelist kaugust. Arvuliselt võrdne kahe amplituudiga, h = 2x0. tähis h, mõõtühik 1 m. Lainepikkusest vahemaa kahe lähima samas faasis võnkuva punkti vahel Tähis , mõõtühik 1 m. Laine levimiskiirus iseloomustab laine edasikandumist ruumis. Tähis v, mõõtühik m/s. Valem: v= T =f 13.Milline osa valguslainest tekitab nägemisaistingu? Kuigi valguslaine moodustub mõlema välja (elektri- ja magnetvälja) kooseksisteerimisel, siis nägemisaistingu põhjustab siiski vaid elektrivälja mõju meie silmale. 14.Millise lainepikkusega elektromagnetlaineid näeme valgusena? Kõikidest elektromagnetlainetest näeb inimese silm ainult seda osa, kus laine sagedus jääb vahemikku 1014...1015 Hz. Sellise sagedusega elektromagnetlaineid nimetatakse nähtavaks valguseks. 15.Erineva lainepikkusega valguslaineid tajume värvidena. 16
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
