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
Footon on elektromagnetkiirguse väikseim osake ehk valguskvant. Footon on vaheosake ,mis vahendab elektromagnetilist vastasmõju(Elektromagnetiline vastasmõju toimib elektriliselt laetud kehade vahel tekitades elektromagnetilise jõu. Elektromagnetiline jõud hoiab näiteks aatomis elektronid aatomituuma ümber ja tema abil luuakse keemilised sidemed molekulides.) Tema seisumass on 0 , s.t et ta ei saa eksisteerida paigalolekus ning seetõttu liigub ta vaakumis alati valguse kiirusega . Footon omandab tekkimise hetkel valguse kiiruse. Neeldumisel annab footon oma energia sellele kehale kus ta neeldus ja ta lakkab olemast. Valguse kiirus kui universaalne füüsikaline konstant ongi defineeritud footoni liikumise kiiruse kaudu vaakumis. Erinevat värvi valguse footonitel on erinev mass. Footoni, nagu iga liikuva osakese impulss on määratud tema massi ja kiiruse korrutisega. P->=mc-> Footoni energia on määratud valemiga: kus on footoni 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
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 Einstein väitis, et valguskvant saab neelduda, vaid tervikuna hf = A + 2 15. Mis on fotoelement?
Pidevspektrit annavad kuumad tahked kehad ning pidevalt hõõguvad gaasid. Joonspektor koosneb eredavärvilistest joontest tumedal taustal. Gaasilised ained madalal rõhul. Neeldumisspekter on kiirgusspektri ,,negatiiv" st gaas neelab samadel lainepikkustel, mis ta kõrgel temperatuuril kiirgab. (?) Spektraalanalüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlaks tegemist spektrist saadud info arvel. Planck'i hüpotees ütleb, et valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest valguse toimel. Fotoefekti punapiir on selline lainepikkus, millest pikemad lained ei ole suutelised ainest elektroni vabastama. Einsteini fotoefekti teoori järgi valgus kant saab neelduda ainult tervikuna. Neeldunud fotoenergia kulub tõmbe jõudude ületamiseks ja elektronile kineetilise jõu andmiseks. Väljumistööks nimetatakse vähimat energiahulka, mis on vajalik elektroni ainest väljaviimiseks.
Seeriaid kirjeldab valem: R= 1,0974* 107 m-1 1 1 1 = R ( 2 - 2 ),ku s n1 n2 - jo o n e la in e p ik k u s 5) Bohr`i postulaadid: · Iga aatom võib püsivalt eksisteerida kindlate energiatega statsionaarsetes olekutes. Statsionaarses olekus aatom ei kiirga ega neela valgust (energiat) · Üleminekul ühest stats.olekust teise, aatom kas kiirgab või neelab energiat kindlate energiaportsjonite ehk kvantide kaupa. 6) Valguse laineloomus selgus interferentsi-ja difraktsiooninähtustest. Valguslainete olemasolu tõendavad nähtavad vööndid, mis tekivad interferentsikaitseis ühtuvate laineharjade ja -nõgude vastastikuse kustutamise ja teisal laineharjade liitumise tulemusena. Kui ilmub interferents, peab olema ka difraktsioon. 7) Lainetamine on m,illegi perioodiline muutumine ajas ja ruumis. Kaksikpilu katses vähendati elekt.kimbu tihedust
(tekib,sest külm gaas neelab kõige intensiivsemalt just selliste sagedustega valgust,mida ta tugevasti kuumutatud olekus kiirgab) 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)
elektromagnetlaineid. Kiirates osakese energia väheneb, st väheneb ka orbiidi raadius ja elektonid peaksid langema tuuma. 2. Bohr`i postulaadid: · Iga aatom võib püsivalt eksisteerida kindlate energiatega statsionaarsetes olekutes. Statsionaarses olekus aatom ei kiirga ega neela valgust (energiat) · Üleminekul ühest stats.olekust teise, aatom kas kiirgab või neelab energiat kindlate energiaportsjonite ehk kvantide kaupa. 3. Balmeri seeria- vesiniku kiirgus- või neeldumisspekter nähtava valguse piirkonnas. 4 värvi, mida saab kiirata: punane, roheline, helesinine, tumesinine/violetne. 4. De Broglie laineteks nimetatakse vabalt liikuvate osakeste leiulaineid. Valemist =h/p=h/mv määratud lainepikkust nimetatakse De Broglie lainepikkuseks. Elektronlained pole keskkonas võnkumised, vaid tõenäosuslained, st et laine määrab ära
kiirgusjoonteks. 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
soojuskiirgust. 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
laetud osake katioon Elektronkihid • Elektronid saavad liikuda ühelt elektronkihilt teisele ainult neelates (liiguvad tuumast kaugemale) või kaotades (liiguvad tuuma suunas) energiat • Kõrgema energiatasemega elektronkihilt madalama energiatasemega elektronkihile üleminekul kaotatud energia hajub keskkonda soojusenergiana Elektronkihid • Aatomite puhul kiirgub ja neeldub energia ainult üliväikeste energiaportsjonite ehk kvantide kaupa • Kvant – väikseim jagamatu energiakogus Elektronkihid • Tavalistes keemilistes reaktsioonides toimub aatomite vahel elektronide vahetus • Keemiliste elementide reageerimise kiirus sõltub elektronide arvust välimisel elektronkihil, nn valentselektronidest • Täidetud välimise elektronkihiga aatomid ei ole keemiliselt aktiivsed, st ei reageeri iseenesest teiste ainetega Elektronegatiivsus
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
Kontseptsioon, et kiirgus koosneb footonitest, on radiobioloogia seisukohalt väga oluline. Röntgenikiirguse neeldumisel elusorganismis ei ole energiapaigutus ühtlane, energia neeldub kudedes ja rakkudes ebaühtlaselt eraldi pakettidena, millest igaüks on piisavalt suur, et lõhkuda keemilisi sidemeid ja vallanda sündmuste ahelat, mille lõpptulemuseks on bioloogiline muutus. Mitteioniseeriva ja ioniseeriva kiirguse kvalitatiivne vahe põhinebki üksikute neelduvate energiaportsjonite suuruses, mitte kogu energias, mis neeldub. Selle väite tõestamine ei ole keeruline. On teada, et 4 Gy suurune kogukeha doos lõpeb suure tõenäosusega kiiritada saanud inimese surmaga. Energiahulk, mis sellise doos absorbeerudes neeldub, on ca 67 kalorit ja soojusenergiana salvestudes põhjustaks selline energiahulk kehatemperatuuri tõusu ca 0,002°, mis arusaadavalt ei tekitaks mingit bioloogilist muutust. Sama energia on võimalik saada näiteks suutäie kuuma kohvi joomisel
valgus ( = 610 nm) võmsusega 1W tekitab niisama tugeva valgusaistingu nagu 0,5 W võimsusega roheline valgus. See tähendab, et lainepikkusega =610 nm kiirguse suhtelise nähtavuse koefitsient V = 0,5. Helendavate kehade kiirguse analüüs näitas, et kiirguste jaotus sageduse järgi pole kooskõlas valguse lainetusteooriast tulevate seaduspärasustega. Selle fakti seletamiseks oletas saksa füüsik Max Planck (plank), et kehad ei kiirga valgust lainetena, vaid kindlate ja jagamatute energiaportsjonite kaupa mida ta nimetas kvantideks. Valguskvante nimetatakse ka footoniteks. Valguse levimist kirjeldati laine abil, aga kiirgamist ja neeldumist kvantide abil. Kõik see tähendas, et optiliste nähtuste tarvis oli vaja uut teooriat, milles kajastuks nii valguse lainelised kui ka korpuskulaarsed omadused. Uus teooria sai nimeks valguse kvantteooria ja see loodi esialgsel kujul Plancki, Einsteini, Bohri (boor) jt. töödega.
annaabi.ee 
