II osa Kvantoptika T 02.05.2006 12. Valgus kui footonite voog. 20.sajandi algul oli füüsikas 2 probleemi, mis olid seotud valgusega: 1) ei osatud selgitada fotoefekti ehk elektronide väljalöömist metallist valguse abil ehk fotovoolu tekkimist valguse toimel ja 2) ei osatud selgitada tahkete hõõguvate kehade kiirgusspektreid. 1. Milline oli 1900.a. Saksa füüsiku Max Plancki tööhüpotees valguse kiirgumise kohta aatomeist? Valgus ei kiirgus aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite ehk kvantide kaupa. Ladina keeles quantum on portsjon. 2. Kirjuta Max Plancki valem valgusosakese ehk footoni energia leidmiseks. E = hf, kus h on Plancki konstant ja f valguse 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
Kvantoptika Kvantoptika käsitleb valgust, kui footonite voogu. See füüsika haru hakkas tekkima, kui saksa füüsik H.Herz 1887.a. uuris raadiolainete tekitamist elektisädeme abil. Ta pani tähele et elektisäde tekkis paremini kui elektroode valgustati. Asja edasisel uurimisel tehti kindlaks, et valgus vabastab metallist elektrone. Kui laeng puudub tõmmatakse elektron tagasi. kui on positiivne laeng, siis tõmmatakse elektron tagasi. Kui on negatiivne laeng siis tõukejõud aitab elektronil väljuda. Fotoefektiks nimetatakse elektronide "väljalöömist" ainest valguse toimel. Korraldame katse: Anname tsinkplaadile neg. laengu ja valgustame seda (valgustatavaks aineks tuleb valida metall, sest sellel on "vabu elektrone" Tsinkplaadi negatiivne laeng väheneb Asetame valgusvihu vahele klaasi MIS JUHTUB? Tsinkplaadi laeng enam ei muutu MIKS?
See, kas valgus on laine või osakeste voog oleneb, milliseid nähtusi vaadeldakse, inimene ei saa seda vahetult tajuda. Mida väiksem on osakeste energia, seda raskem on neid omavahel eristada. Suurema sagedusega elektromagnetkiirgus sarnaneb rohkem osakeste voole, väiksema kiirgusega sagedus aga lainele. Fotoefektiks nimetatakse negatiivelt laetud elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. Valgus ei kiirgu aatomeist lainetena, vaid kvantide kaupa. Valguskvant saab neelduda ainult tervikuna. Väljumistööks A nimetatakse vähimat energiahulka, mis on vajalik elektroni ainest väljaviimiseks. Sisefotoefekti puhul ei löö valgus elektrone välja, vaid vabastab nad oma aatomite küljest. Fotoefekti põhiseadused on, et valguse poolt välja löödud elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega,
( Jk ) Küllastusvoolu tugevus ei sõltu pingest. Siis jõuavad kõik valguse poolt väljalöödud elektronid anoodile. 6. Mis on tõkkepinge? Selleks, et anoodile ei jõuaks ühtegi elektroni, tuleb luua teatud vastupinget, mida nim. Tõkkepingeks (Us) 7. Mida nim. Fotoefekti punapiiriks? + valem Fotoefekti punapiiriks nim. piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga. min = A / h 8. Mis on väljumistöö? Elektronil endal ei ole metallis energiat piisavalt, et väljuda metallist, sest väljumiskohal tekib ju kohe laengu ülejääk, millega tõmmatakse elektron tagasi. Kui aga elektron saab metalli pinnal energiat sinna langevalt footonilt, siis ta võib sealt lahkuda. Footon teebki sel juhul väljumistöö A. 9. Einsteini valem fotoefekti kohta. + valem + sõnastus. -34
Ideaalne must keha neelab kogu saabuva valguse ega peegelda seda. Toatemperatuuril oleks selline objekt ideaalselt must siit ka mõiste must keha. Kuid kõrgemal temperatuuril hakkab ka must keha eraldama soojuskiirgust. Püüdes ületada klassikalise teooria raskusi kuuma tahke keha kiirgusspektri seletamisel, püstitas saksa füüsik Max Planck aastal 1900 hüpoteesi, mis pani aluse revolutsioonile teoreetilises füüsikas. Vagus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Valguse kvanti hakati nimetama footoniks. Ehk siis minimaalset energiahulka, mida süsteem võib neelata või kiirata nimetatakse energiakvandiks. Energiakvant on võrdne võnkesagedusega f. Valgusosakese footoni energia E. Võrdetegurit h nimetatakse Plancki konstandiks. h = 6,625 10-34 J s E=h f See hüpotees lahendas kehade soojuskiirguse teoreetilise kirjeldamise. Plancki saadud
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
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.
Kordamine - kvantoptika 1. ,,E" tähistab footoni energiat, ,,h" Plancki konstanti ja ,,f" valguskvandi sagedust. Planck'i konstant (tähis h) on füüsikaline konstant kvantmehaanikas, mis iseloomustab kvantide suurust. 2. Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest (metallist, pooljuhist) valguse toimel. 3. Fotoefekti punapiir piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektorni väljumistööga. Sellest väiksema sageduse korral fotoefekti ei toimu. 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
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.
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?
*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. Comptoni efekt röntgeni ja gammakiirguse lainepikkus suureneb hajumisel vabadelt elektronidelt. 3. Fotoefekti tekkimise tingimus Footoni energiast peab jätkuma elektroni väljalöömiseks. E A H*fmin A fm =A/h 4. Energia jäävuse seadus fotoefekti kohta Et elektron metallist välja lüüa tuleb talle anda energiat (Aväljumistöö) ,seega väljalöödud elektron omandab kineetilise energia
Fotoelektriline efekt e fotoefekt 1. Sissejuhatus : · Max Plancki kavanthüpotees väitis, et liikuvad võnkuvad osakesed ehk võnkesüsteemid (ostsillaator) kiirgavad kvantide kaupa energiat, mis on võrdeline kiirguse sagedusega (E=hf) · Footonit vaadeldi kui keha, mis kiirgas kvante · Aastaid hiljem, pärast arvkuiad eksperimente kujunes sellest teooriasst välja kvantfüüsika. 1918 sai ta kvantteooria eest Nobeli preemia · Tõestati ära keha pinnalt ajaühikus kiiratav soojuskiirgus : (E= · M.Plancki teooriat tunnistati aga pärast A.Einsteini gotoefekti teooriat (1905) ning
See tähendab, et intensiivsem valgus sisaldab rohkem valguse osakesi ehk valguskvante ehk footoneid ja iga kvant lööb ühe elektroni välja. 2) Välja löödud elektronide ehk fotoelektronide energia ei sõltu valguse intensiivsusest vaid on määratud valguse sagedusega. 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
valgusvihk. * prisma toimub valguse dispersioon * koondav lääts prismast väljuvad erivärvilised paralleelsed valgusvihud koondatakse 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
Joonspekter tekib elektronide üleminekul aatomis ühelt energiatasemelt teisele. 37. Mille poolest erinevad pidevspektrid joonspektritest? · Pidevspekter on ühtlaselt kaetud mitmevärviline valguslaiguga. · Joonspektril on mustal taustal üksikud valgusribad. 38. Selgita valguse kiirgamist ja neeldumist aines aatomitest lähtuvalt. Valguse kiirgumine või neeldumine aatomis toimub elektroni ergastamise tulemusena, mille käigus elektron liigub tuumast kaugemal asuvale orbiidile. Selle protsessi käigus neeldub valgus. Elektroni tagasiminekul oma esialgsele kohale valgus kiirgub. 39. Mida nimetatakse valguskiireks? ©anmet.ptg 2007 5 Füüsika 11. klassile __________________________________________________________________________ Valguskiir on joon, mis näitab valgusenergia levimise suunda.. 40
Joonspekter tekib elektronide üleminekul aatomis ühelt energiatasemelt teisele. 37. Mille poolest erinevad pidevspektrid joonspektritest? · Pidevspekter on ühtlaselt kaetud mitmevärviline valguslaiguga. · Joonspektril on mustal taustal üksikud valgusribad. 38. Selgita valguse kiirgamist ja neeldumist aines aatomitest lähtuvalt. Valguse kiirgumine või neeldumine aatomis toimub elektroni ergastamise tulemusena, mille käigus elektron liigub tuumast kaugemal asuvale orbiidile. Selle protsessi käigus neeldub valgus. Elektroni tagasiminekul oma esialgsele kohale valgus kiirgub. 39. Mida nimetatakse valguskiireks? Valguskiir on joon, mis näitab valgusenergia levimise suunda.. 40. Mida nimetatakse murdumisnäitajaks? Valguskiire langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on murdumisnäitaja.. 41. Mis on spekter? Spekter saadakse valge valguse lahutumisel spektrivärvusteks
Joonspekter tekib elektronide üleminekul aatomis ühelt energiatasemelt teisele. 37. Mille poolest erinevad pidevspektrid joonspektritest? · Pidevspekter on ühtlaselt kaetud mitmevärviline valguslaiguga. · Joonspektril on mustal taustal üksikud valgusribad. 38. Selgita valguse kiirgamist ja neeldumist aines aatomitest lähtuvalt. Valguse kiirgumine või neeldumine aatomis toimub elektroni ergastamise tulemusena, mille käigus elektron liigub tuumast kaugemal asuvale orbiidile. Selle protsessi käigus neeldub valgus. Elektroni tagasiminekul oma esialgsele kohale valgus kiirgub. 39. Mida nimetatakse valguskiireks? Valguskiir on joon, mis näitab valgusenergia levimise suunda.. 40. Mida nimetatakse murdumisnäitajaks? Valguskiire langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on murdumisnäitaja.. 41. Mis on spekter? Spekter saadakse valge valguse lahutumisel spektrivärvusteks
See, kas valgus on laine või osakeste voog oleneb, milliseid nähtusi vaadeldakse, inimene ei saa seda vahetult tajuda. Mida väiksem on osakeste energia, seda raskem on neid omavahel eristada. Suurema sagedusega elektromagnetkiirgus sarnaneb rohkem osakeste voole, väiksema kiirgusega sagedus aga lainele. Fotoefektiks nimetatakse negatiivelt laetud elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. Valgus ei kiirgu aatomeist lainetena, vaid kvantide kaupa. Valguskvant saab neelduda ainult tervikuna. Väljumistööks A nimetatakse vähimat energiahulka, mis on vajalik elektroni ainest väljaviimiseks. Sisefotoefekti puhul ei löö valgus elektrone välja, vaid vabastab nad oma aatomite küljest. Fotoefekti põhiseadused on, et valguse poolt välja löödud elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega, valguse poolt välja löödud elektronide hulk sõltub valguse sagedusest, Plancki konstandi (6,6 · 10 -34
bioloogias. KVANTOPTIKA 13. Valgus kui footonite voog. Valgust võib kirjeldada kui valguskvantide, footonite voogu. 14. Fototefekt. Päikesepatarei. Fotoefekt-elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Päikesepatarei- koosneb päikeseelementidest ehk fotogalvaanilistest elementidest. Päikesepaneele kasutatakse komponentidena suuremates päikesepatarei maatriksites, mille abil toodetake päikeseenergiat nii kodus kasutamiseks kui ka võrku müümiseks. 15. Footon, Fotokeemiline reaktsioon. Fotograafia. Footon- valgusosake ehk energiaportsjon, millel on olemas oma mass ning energia, mis sõltub sage dusest. Footonil puudub seisumass, liigub alati valguse kiirusega. Fotokeemiline reaktsioon- keemiline reaktsioon, mis toimub footonite osavõtul. Seejuures annab valguskvant molekulile piisavalt energiat, et see muutuks reageerimisvõimeliseks. Vahel aga laguneb mõni aine valgusenergia toimel.
Elektromagnetiline laine,lainepikkusega 380nm(violetne,suurim sagedus) < < 760nm(punane,väikseim sagedus). Nähtused:difraktsioon,interferents,dispersioon,murdumine. c = 3 * 108 m/s. c = * f. lainepikkus,f sagedus. Valgus on osakeste voog. Valgusosakesi nim. kahe erineva nimega kvant,footon. Iseloomustab:energia,mass,1aineosake. Kõik valgusallikad kiirgavad valgust kvantide kaupa. Kvanti käsitletakse,kui ühte energia portsionit. Fotoefekt:kiirguse langedes metallipinnale võib sealt välja lüüa elektrone. Tekkimise tingimus: ühe footoni energia peab võrduma elektronide väljumistööga. E = A. E=ühe footoni energia, A=elektronide väljumistöö. Fotoefekti seaduspärasused:Valguse poolt metalli pinnast ühes sekundis eraldunud eletronide arv on võrdeline valguslaine intensiivsusega(mida suurem on kiirus,seda rohkem eraldub elektrone). Fotoelektronide maksimaalne kineetiline
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 (mv2) / 2 = elektroni kineetiline energia Piirjuhul kui elektronide kiirus ei anta (v = 0), siis n * f = A = fm= A / n ( punapiiri sagedus)
1.Kuidas valgust kiiratakse? 1900 a Esitas kvantteooria, mille järgi valgust kiiratakse üksikute valgusportsjonite ehk valgusosakeste kaupa 2. Kuidas valgust neelatakse? Valgust neelatakse tervikuna 3.Mis on footon? Footon on valgusosake, valguskvant, kujutab endas valgusportsjonit 4. Footoni energia valem. Mis määrab ära footoni energia ? E= h x f Sagedus määrab ära footoni energia, mida suurem sagedus,seda suurem energia. Fotoni enegia on võrdne valguse sagedusega ja on pöördvõrdeline valguse lainepikkusega 5.Footoni omadused 1)Footon omab kindlat energiat E= hf h= Planci konstant = 6.63 x 10 astmes -34 f- sagedus( 1 Hz) c=lamda x f c- kiirus
Kordamisküsimused 12. kl. füüsika 2. kontrolltööks teemal AATOMI EHITUS. Tean: fotoefekt (sise- ja välis) – elektronide väljalöömine ainest valguse toimel. Sisefotoefekt on niisugune valguse vm elektromagnetkiirguse põhjustatud nähtus, mis tekib tahkes aines, harilikult pooljuhis, kui selles neelduvate footonite energia ületab aine aatomi keelutsooni laiuse. Sisefotoefekti kirjeldavad põhimõisted on fotojuhtivus ja fotogalvaaniline efekt. Sisemises liiguvad footonid aine sees, aga välisel tulevad ainest välja
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. Sellest sagedusest alates algab antud aine fotoefekt. Enamus ainetel punase valguse vahemikus- nimetus punapiir. Fotoefekti näited ja kasutamine- jaotatakse
https://www.taskutark.ee/m/wp-content/uploads/sites/2/2015/02/44.png 3. Miks oli vaja N. Bohri postulaate – mida ei suutnud füüsikud aatomi juures selgitada. - Bohri aatomimudel, kus elektronid tiirlevad ümber tuuma nagu planeedid ümber päikese: https://www.taskutark.ee/m/wp-content/uploads/sites/2/2015/02/46.jpg Kuna on teada, et kiirendusega liikuv elektrilaeng, aga ringjoonel liikuv elektron täidab seda tingimust, peab kiirgama elektromagnetlaineid – näiteks valgust. Enamik aatomeid aga enamuse ajast valgust ei kiirga. Neid postulaate oli vaja, sest tollaste teadmistega polnud võimalik kujunenud vastuolusid aatomi ehitusega seoses lahendada. Siis sõnastaski Bohr oma postulaadid mille kohaselt võivad elektronid tiirelda vaid tuumast kindlatel kaugustel asuvatel orbiitidel, millest igaühele vastab kindel energia
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–
Joonspektri annavad kõik ained gaasilises olekus madalal rõhul (nt elavhõbedaaurudega kvartslamp) . Neeldumise olenevust valguse lainepikkusest kirjeldab neeldumisspekter, mis näitab millise lainepikkusega valguslaineid antud aine neelab. Spekrianalüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlakstegemist selle kiirgus- või 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
subatoomilised osakesed ❏ Kvantfüüsikas kirjeldatakse kõike lainetena (wavefunction), abstraktne matemaatiline kirjeldus ❏ Wavefunction: amplituud ruudus = tõenäosusjaotus ❏ Kvantmehaanikas ei teata midagi konkreetselt, detailselt, võime ainult tõenäosusi ennustada ❏ Aatom koosneb tuumast ja elektronkattest ❏ Kvanthüpotees - valgus kiirgub ja neeldub väikeste portsjonitena, elementaarsete mõjukvantidena. Ühe kvandi energia on seotud valguslaine sagedusega. Sagedust ja energiat seob Plancki konstant. E=hf (E - kvandi energia; h - Plancki konstant, 6,626 x 10 astmes -34 J x s; f - sagedus) - aines neelduva valguskvandi energia ❏ 1905 Einsteini fotoefekti teooria elektronide ja kvantide kaudu. Fotoefekti kasutatakse elektri tootmiseks, päikesepatareid. 3====D ❏ Fotoefekt: ❏ Tekib enamasti ultravioletse valguse toimel, sest pikemalaineline kiirgus ei
tekivad teineteist tugevdavad või nõrgendavad võnkumised erinevates ruumipunktides. Inferentsi min. dsinalfa=(2k+1)/2=(k+1/2) [SIIS on lained vastasfaasis ja lained nõrgendavad teineteist nendes suundades, kus see reegel kehtib]..... max. dsinalfa=2k*/2=k [lained tugevdavad teineteist suundades, kus see reegel kehtib ja lained on siis samas faasis] (d on allikatevaheline kaugus) KVANTOPTIKA:fotoefekt, Planci teooria kohaselt, mis ütleb, et valgus ei kiirgu aatomeist lainena vaid kvantide kaupa. Sagedus f ja valgusosakese energia E valemi : E=h*f (h konstant 6,6*10-34 J*s) Einsteini valem fotoefekti kohta hf= A+ mv2/2 (m e- mass; v kiirus; A punapiir) Asjad mis fotoefekti sisaldavad või koos toimivad: päikesepatarei. Footonil on mass E=mc2 aga footon peab olema kogu aeg liikumises. Footoni impulss p=mc (ühtib valguslaine levimissuunaga)
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
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:
konstant ja f valguslaine sagedus. Mida suurem sagedus, seda suurem energia. Raadiolainete sagedus on kõige väiksem, st energia kõige väiksem, -kiirguse sagedus kõige suurem, st energia kõige suurem, elusorganismidele kõige kahjulikum (purustavam). Fotoefekt on elektronide vabanemine ainest valguse footonite toimel. Väljumistöö Elektronil endal ei ole metallis energiat piisavalt, et väljuda metallist, sest väljumiskohal tekib ju kohe laengu ülejääk, millega tõmmatakse elektron tagasi. Kui aga elektron saab metalli pinnal energiat sinna langevalt footonilt, siis ta võib sealt lahkuda. Footon teebki sel juhul väljumistöö A. Einsteini valem fotoefekti kohta footoni energia võrdub elektroni väljumistöö ja kin energia summaga. m v2 h f = A+ 2 Fotoefekti punapiir piirsagedus või lainepikkus, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga. Kvandi energia J
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
