Stoletovi katse, Lebedevi katse (0)

Sarnased õppematerjalid

2

doc

II osa Kvantoptika

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.sajandi alguse füüsika probleemi lahendas Max Planck, mille eest

Füüsika

1

docx

Kiirguste liigid

Kiirguste liigid Selleks, et keha kiirgaks tuleb tema aatomeid ergastada. Sõltuvalt sellest kuidas toimub ergastumine tuleb ka kiirguse nimetus. Soojuskiirgus- sel juhul kiirgab aine tänu kõrgele temperatuurile (päike, lõkke, küünal) Kemoluminesents- sel juhul eraldub kiirgus keemilise reaktsiooni tulemusena (fosfor) Sellega on seotud nn bioluminestsents näiteks mõningad süvavee kalad, jaaniuss, mõningad bakterid. Elekttoluminesents- Sel juhul eraldub kiirgus elektroni põrgetest vastu seina (kineskoobiga televiisor) Fotoluminesents- Sel juhul hakkab aine kiirgama tänu peale langenud valgusele ( fluoriseeruvad ained, ohutusvestid) Spektrite liigid Pidevspekter- sellist spektrit annavad ained tahkes ja vedelas olekus. Joonis spekter- tekib gaasilise oleku korral, kui aine on aatomaarses olekus (N, O, H). Sel juhul näeme teravaid värvilisi jooni mille vahel puudub valgus. Osutub, et igal elemendil on oma isikupärane joonspekter nii joonte arvult kui värvuselt ( nagu sõrm

Soojuskiirgus

1

odt

Optika kordamine

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? Footon ei saa eksisteerida paigalolekus. Omandab tekkimise hetkel kiiruse ja neeldumisel annab ära oma energia sellele kehale, kus ta neeldub ja lakkab olemas

Füüsika

8

docx

Spektrid, kiirgused, fotoefekt

sagedusest, mitte valusallika intensiivsusest (UV-kiirgusega parem fotoefekt) Jagunemine:  Väline fotoefekt – toimub elektronide otsene väljalend aine pinnast (Kastuamine : ööbinokkel)  Sisemine fotoefekt – lüüakse elektronid aatomitest välja aine sees [Kasutamine: fotosüntees, valgustundlikud keemilised ained (fotopaber), pooljuhid] 9. Valguse rõhk – milline on Avastas Lebedev. Tema katse nn tiivikuga. Ta avastas, et valguse mõjul tiivik pöördus. Valguse rõhk on tohutult väike. Nt: 1m2 pind risti päikese valgusega. Talle mõjub jõud 4 * 10-6 N . 10. Fotoefekti valemid + tähed  E= h * f E – footomienergia ; f – valguse sagedus ; h – Palneki konstant (h=6,62 * 10-34)   h * f = A + Ek ; h * f = A + m0*v2/2 A – elektronide väljumistöö ; Ek – elektronide kineetiline energia ; m0 – elektronmass ; v – elektroni

Optika

2

docx

Kvantoptika

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? 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)

Füüsika

1

docx

Kvantoptika

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. 6) külllastusvool ­ tekib kui teatud pinge väärtuseni voolutugevus kasvab (kõik väljalöödud elektronid jõuavad anoodile), tekib kui mingist pingeväärtusest jääb voolutugevus muutumatuks;

Füüsika

1

docx

Fotoefekt - kordamine

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

Füüsika

1

doc

Kvantoptika kordamisleht

KORDAMINE KT 3 1. 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

Füüsika

Kommentaarid (0)