Квантовая природа тзлучения

Август 11, 2022

Главная
Физика
Квантовая природа тзлучения

Содержание

2. Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества (внутренней энергии) и свойственно
3. Спектральная поглощательная способность черного тепа для всех частот и температур тождественно равна единице: Абсолютно черных тел
4. Закон смещения Вина. Длина волны, при которой излучательная способность черного тела максимальна, обратно пропорционально его термодинамической
5. Квантовая Гипотеза Планка. Макс Планк предположил, что теория классического гармонического осциллятора неприменима к атомным осцилляторам; атомные
6. Фотоэффект Фотоэффектом – называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения. Бывает внутренний, вентильный и внешний. Внутренний
7. Закон Столетова. 1) При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов испускаемых фотокатодом в единицу времени пропорционально
8. Уравнение Эйнштейна
9. Масса и импульс фотона. Единство корпускулярных и волновых свойств света. Эти соотношения связывают квантовые (корпускулярные) характеристики
10. Давление света. Энергетическая освещенность поверхности: (энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени). Объемная
11. Эффект Комптона – это упругое рассеивание коротковолнового электромагнитного излучения на свободных электронах вещества сопровождающиеся увеличением длины
12. Строение атома. Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно Резерфорду, атом представляет собой систему зарядов, в центре
13. Второй закон Ньютона Согласно классической электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные волны и вследствие этого
14. Линейчатый спектр атома водорода часто описывается в видимой серии формулой Бальмера Линейчатый спектр атома водорода -
15. В ультрафиолетовой области серия Лаймана В инфракрасной области Серия Пашена Серия Брэкета Серия Пфунда Серия Хемфри
16. Постулаты Бора. 1.Существуют стационарные состояния атомов, находясь в которых он не излучает энергию. В стационарном атоме
17. Спектр атома водорода по Бору. - условие квантования момента импульса - второй закон Ньютона - второй
18. Спектр атома водорода по Бору. Полная энергия электрона в водородоподобной системе складывается из кинетической и потенциальной
19. Минимальная энергия водорода – 13,5эВ, максимальная при называется энергией ионизации. При этом происходит отрыв электрона от
20. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Невозможно одновременно точно определить координату и импульс частицы поскольку каждой частице соответствует волновой
21. До прохождения частицы через щель составляющей ее импульса и координата ее была неопределенной. В момент прохождения
22. Волновая функция и ее свойства.
31. В области 1 волновая функция представляет собой сумму 2х плоских волн движущихся в сторону барьера и
32. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике. Это система совершающая одномерное движение под действием квазиупругой силы. Пружинный
33. Таким образом энергия квантового осциллятора квантуется (может иметь лишь дискретные значения) уровни энергии расположены на одинаковых
34. Квантовая физика атомов и молекул.
35. Квантовые числа. Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электронов в атоме n=1,2,3,4… Орбитальное квантовое число
37. Правила отбора – переходы между электронными состояниями возможны если: 1) 2) Например: переходы в водороде np
38. Главное число: n=1,2,3. Орбитальное: l=0,1,2…n-1. Магнитное: m= +l, …-1,0,1…+l. Магнитное спиновое: . Таким образом, состояние электрона
39. Фермионы и бозоны. Принцип неразличимости тождественных частиц: тождественны частицы экспериментально различить невозможно. 1) - симметрическая функция
40. Частицы с полуцелым спином(электроны, протоны, нейтроны) описываются антисимметричными волновыми функциями и подчиняются статистике Ферми-Дирака и эти
41. Принцип Паули. В одном и том же атоме не может быть более одного электрона с одинаковым
43. Рентгеновские спектры. Рентгеновское излучение, исходящее из анода состоит из: сплошного спектра тормозного излучения возникающего при торможении
46. Закон Мозли:
47. Комбинационное рассеяние света Эффект Рамана: Если на вещество(газ, жидкость, кристалл) падает строго монохроматический свет, то в
48. Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучение. - Закон Бугера
49. Лазеры. Лазеры делятся: 1)По типу активной среды: твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные. 2)По методам накачки: оптические, тепловые,
51. Скачать презентацию

Слайд 2

Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул

вещества (внутренней энергии) и свойственно всем телам при температурах выше О К.
Тепловое излучение равновесно — тело в единицу времени поглощает столько же энергии, сколько и излучает.

Интегральная энергетическая светимость:

Тело, способное поглощать при любой температуре всё падающее на него излучение любой частоты называется абсолютно черным телом (АЧТ).

Слайд 3

Спектральная поглощательная способность черного тепа для всех частот и температур тождественно

равна единице:
Абсолютно черных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа и черный бархат в определенном интервале частот близки к ним.
Закон Кирхгоффа
Отношение испускательной и поглощательной способностей тела не зависит от природы тела и является универсальной для всех тел функцией частоты и температуры .
Закон Стефана Больцмана – энергетическая светимость серого тела определяется по формуле

Слайд 4

Закон смещения Вина.
Длина волны, при которой излучательная способность черного тела максимальна,

обратно пропорционально его термодинамической температуре.

Слайд 5

Квантовая Гипотеза Планка.
Макс Планк предположил, что теория классического гармонического осциллятора

неприменима к атомным осцилляторам;
атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями — квантами.
Поскольку энергия излучается порциями, то энергия осциллятора может принимать лишь определенные дискретные значения, кратные целому числу квантов:

Слайд 6

Фотоэффект
Фотоэффектом – называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения.
Бывает внутренний,

вентильный и внешний.

Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости — повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении.

Вентильный фотоэффект (разновидность внутреннего фотоэффекта) — возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект используется в солнечных батареях для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

Слайд 7

Закон Столетова.
1) При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов испускаемых фотокатодом

в единицу времени пропорционально интенсивности света.
2) Максимальная начальная скорость фотоэлектрона не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.
3) Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта минимальная частота (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности) ниже которой фотоэффект невозможен.

Уравнение Эйнштейна

Слайд 8

Уравнение Эйнштейна

Слайд 9

Масса и импульс фотона.
Единство корпускулярных и волновых свойств

света.

Эти соотношения связывают квантовые (корпускулярные) характеристики фотона — массу, импульс и энергию — с волновой характеристикой света — его частотой.

Слайд 10

Давление света.
Энергетическая освещенность поверхности:
(энергия всех фотонов, падающих на единицу

поверхности в единицу времени).
Объемная плотность энергии излучения:

Слайд 11

Эффект Комптона – это упругое рассеивание коротковолнового электромагнитного излучения на свободных

электронах вещества сопровождающиеся увеличением длины волны.
Контоновская длина

- длина волны рассеянного излучения

- комптоновская длина волны

Эффект Комптона не может наблюдаться в видимой области спектра, поскольку энергия фотона видимого света сравнима с энергией связи электрона с атомом, при этом даже внешний электрон атома нельзя считать свободным.
Эффект Комптона, излучение черного тела и фотоэффект служат доказательством квантовых (корпускулярных) представлений о свете как о потоке фотонов.

Слайд 12

Строение атома.
Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно Резерфорду, атом представляет собой

систему зарядов, в центре которой расположено положительное ядро с зарядом , размером м и массой, практически равной массе атома, а вокруг ядра, в области с линейными размерами 10-10м, по замкнутым орбитам движется Z электронов, образуя электронную оболочку атома.

Дж. Дж. Томсон предложил модель строения атома, согласно которой атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар в который "вкраплены" электроны ("как изюм в пудинг").

Слайд 13

Второй закон Ньютона
Согласно классической электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные

волны и вследствие этого непрерывно терять энергию.
В результате электрон будет приближаться к ядру и в конечном счете упадет на ядро.

Кроме того, классическая планетарная модель атома не объясняет линейчатого спектра атомов.

Слайд 14

Линейчатый спектр атома водорода часто описывается в видимой серии
формулой Бальмера
Линейчатый спектр

атома водорода

- постоянная Ридберга

Слайд 15

В ультрафиолетовой области серия Лаймана
В инфракрасной области
Серия Пашена
Серия Брэкета
Серия Пфунда
Серия

Хемфри

Обобщенная формула Бальмера

серия

отдельные линии в серии

Слайд 16

Постулаты Бора.
1.Существуют стационарные состояния атомов, находясь в которых он не

излучает энергию. В стационарном атоме соответствующие стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Каждое стационарное состояние соответствует определенным (дискретным) значением энергии.
Правило квантования орбит Бора – в стационарном состоянии атомов электрон, двигаясь по круговой орбите должен иметь квантованные значения момента импульса.
2. При переходе атома из одного состояния в другое испускается или поглощается 1 фотон с энергией
равной разности энергии стационарных состояний.
Излучение происходит при переходе атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией (при переходе к орбите более удаленной от ядра к ближней)

определяет линейчатый спектр атома

Набор всевозможных дискретных частот

Слайд 17

Спектр атома водорода по Бору.
- условие квантования момента импульса
- второй закон

Ньютона

- второй закон Ньютона

Слайд 18

Спектр атома водорода по Бору.
Полная энергия электрона в водородоподобной системе складывается

из кинетической и потенциальной энергии.
n=1,2,3…
Знак минуса означает, что электрон находится в связанном состоянии.
Целое число n определяющее энергетический уровень атома называется главным квантовым числом. Энергетический уровень с n=1 называется основным или нормальным, а соответственно уровни с n>1 и соответствующие им состояния называются возбужденными.

Слайд 19

Минимальная энергия водорода – 13,5эВ, максимальная при
называется энергией ионизации. При этом

происходит отрыв электрона от атома.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Вещества предположения Луи Де-Бройля. Так же как свету присуще свойство частицы (корпускулы) и волны так и электроны и любые другие частицы материи на ряду с корпускулярными обладают волновыми свойствами.
Пусть движение частиц со скоростью v и массой m тогда фазовая скорость
Фазовая скорость волны Де-Бройля может быть больше скорости света.

Слайд 20

Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Невозможно одновременно точно определить координату и импульс частицы поскольку

каждой частице соответствует волновой процесс то неопределенность ее «местоположения» порядка длинны волны Де-Броиля. И классическое понятие траектории теряет смысл.
Микрочастица не может иметь одновременно определенную координату и определенную проекцию импульсов.

Слайд 21

До прохождения частицы через щель составляющей ее импульса
и координата ее была

неопределенной.
В момент прохождения через щель неопределенность координаты будет равна.

Слайд 22

Волновая функция и ее свойства.

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

Слайд 28

Слайд 29

Слайд 30

Слайд 31

В области 1 волновая функция представляет собой сумму 2х плоских волн

движущихся в сторону барьера и отраженные от барьера. В области в случае когда EВ области 3 имеются только волна, прошедшая через барьер которое имеют вид Де-Броиля с той же длиной волны но меньшей амплитудой в этой области
Для описания туннельного эффекта используют понятие коэффициента прозрачности D определяемого как отношение квадратов модулей прошедший и подающей волны

Слайд 32

Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.
Это система совершающая одномерное движение

под действием квазиупругой силы. Пружинный и математический маятники это примеры классических гармонических осцилляторов.
Потенциальная энергия гармонического осциллятора равна:
Классический осциллятор не может выйти за пределы "потенциальной ямы" с координатами
Уравнение Шредингера для стационарного состояния квантового осциллятора

Слайд 33

Таким образом энергия квантового осциллятора квантуется (может иметь лишь дискретные значения)

уровни энергии расположены на одинаковых расстояниях. Минимальная энергия
называется энергией нулевых колебаний, это типичный квантовый эффект прямое следствие соотношения неопределенностей.
Правилами отбора
в квантовой механике называется условие накладываемые на изменения квантовых чисел.
Для гармонического осциллятора возможны лишь переходы между соседними подуровнями

Слайд 34

Квантовая физика атомов и молекул.

Слайд 35

Квантовые числа.
Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электронов в атоме

n=1,2,3,4…
Орбитальное квантовое число при заданном n принимает значение
и определяет величину момента импульса ( механический орбитальный момент)
Магнитное квантовое число m при заданном l может принимать значения
и определяет величину момента импульса электрона в заданном направлении

Слайд 36

Слайд 37

Правила отбора – переходы между электронными состояниями возможны если:
1)
2)
Например:

переходы в водороде np 1s; n=2,3,4 образуют серию Лаймана.
np 2s; ns 2p; nd 2d; n=3,4 образуют серию Бальмера.
Спин электрона
Электрон обладает собственным неуничтожимым механическим моментом импульса не связанным с движением электрона в пространстве. Спин квантуется
- магнитное спиновое квантовое число;

Слайд 38

Главное число: n=1,2,3.
Орбитальное: l=0,1,2…n-1.
Магнитное: m= +l, …-1,0,1…+l.
Магнитное спиновое:

.
Таким образом,

состояние электрона в атоме определяется набором четырех квантовых чисел:

Слайд 39

Фермионы и бозоны.
Принцип неразличимости тождественных частиц:
тождественны частицы экспериментально различить невозможно.
1)

- симметрическая функция
2)

- антисимметрическая функция

Слайд 40

Частицы с полуцелым спином(электроны, протоны, нейтроны) описываются антисимметричными волновыми функциями

и подчиняются статистике Ферми-Дирака и эти частицы называются фермионами.
Частицы с нулевым или целочисленным спином(П-мезоны, фотоны) описываются симметрическими волновыми функциями и подчиняются статистике Бозе - Эйнштейна и называются бозонами.

В молекулярной физике классических систем распределение частиц идеального газа по энергиям во внешнем потенциальном поле W при заданной температуре Т описывается распределением Больцмана:

Слайд 41

Принцип Паули.
В одном и том же атоме не может быть более

одного электрона с одинаковым набором 4 квантовых чисел.
Распространение электронов в атоме по состоянию.
Максимальное число электронов находящихся в состоянии, которые определяются главным квантовым числом:

Слайд 42

Слайд 43

Рентгеновские спектры.
Рентгеновское излучение, исходящее из анода состоит из: сплошного спектра тормозного

излучения возникающего при торможении электронов в аноде.
И линейчатого спектра характеристического излучения определяется материалом анода.
Линии характеристического излучения возникают в результате перехода электронов во внутренних оболочках атома.

Слайд 44

Слайд 45

Слайд 46

Закон Мозли:

Слайд 47

Комбинационное рассеяние света
Эффект Рамана:
Если на вещество(газ, жидкость, кристалл) падает строго

монохроматический свет, то в спектре рассеянного света наряду с частотой источника будут наблюдаться линии с частотами
Линии в спектре комбинационного рассеяния с частотами меньшими частоты падающего света, называются стоксовыми красными) спутниками.
- стоксовые линии или красными спутниками.
- антистоксовые линии или фиолетовыми спутниками
Это есть процесс неупругого столкновения фотонов с молекулами а котором один фотон поглощается и один фотон испускается.
Если энергии фотонов одинаковы, то в рассеянном свете будет наблюдаться несмещенная линия.
Если молекула под действием света перейдет в возбужденное состояние, то испущенный фотон будет иметь меньшую частоту, возникает стоксов спутник (красный).

Слайд 48

Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучение.
- Закон Бугера

Слайд 49

Лазеры.
Лазеры делятся:
1)По типу активной среды: твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные.
2)По методам

накачки: оптические, тепловые, химические, электро-ионизационные.
3)По режиму генерации: непрерывного или импульсного действия.
Рубиновый лазер.
Накачка кристалла рубина (Al2O3) с примесью III – валентного хрома переводит атомы хрома в возбужденное КОРОТКОЖИВУЩЕЕ состояние 3 с которого происходит безизлучательный переход в ДОЛГОЖИВУЩЕЕ (метостабльное) состояние 2, происхдит «накопление» атомов на уровне 2. При достаточной мощности накачки концентрация на уровне 2 будет больше, чем на уровне 1. Мы получим индуцированное излучение.

Квантовая природа тзлучения

Содержание

Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул

Спектральная поглощательная способность черного тепа для всех частот и температур тождественно

Закон смещения Вина.Длина волны, при которой излучательная способность черного тела максимальна,

Квантовая Гипотеза Планка.Макс Планк предположил, что теория классического гармонического осциллятора

ФотоэффектФотоэффектом – называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения. Бывает внутренний,

Закон Столетова.1) При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов испускаемых фотокатодом

Уравнение Эйнштейна

Масса и импульс фотона. Единство корпускулярных и волновых свойств

Давление света.Энергетическая освещенность поверхности: (энергия всех фотонов, падающих на единицу

Эффект Комптона – это упругое рассеивание коротковолнового электромагнитного излучения на свободных

Строение атома.Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно Резерфорду, атом представляет собой

Второй закон НьютонаСогласно классической электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные

Линейчатый спектр атома водорода часто описывается в видимой серииформулой БальмераЛинейчатый спектр

В ультрафиолетовой области серия ЛайманаВ инфракрасной областиСерия ПашенаСерия Брэкета Серия ПфундаСерия

Постулаты Бора. 1.Существуют стационарные состояния атомов, находясь в которых он не

Спектр атома водорода по Бору.- условие квантования момента импульса- второй закон

Спектр атома водорода по Бору.Полная энергия электрона в водородоподобной системе складывается

Минимальная энергия водорода – 13,5эВ, максимальная приназывается энергией ионизации. При этом

Соотношение неопределенностей Гейзенберга.Невозможно одновременно точно определить координату и импульс частицы поскольку

До прохождения частицы через щель составляющей ее импульсаи координата ее была

Волновая функция и ее свойства.

В области 1 волновая функция представляет собой сумму 2х плоских волн

Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике. Это система совершающая одномерное движение

Таким образом энергия квантового осциллятора квантуется (может иметь лишь дискретные значения)

Квантовая физика атомов и молекул.

Квантовые числа.Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электронов в атоме

Правила отбора – переходы между электронными состояниями возможны если:1) 2) Например:

Главное число: n=1,2,3.Орбитальное: l=0,1,2…n-1.Магнитное: m= +l, …-1,0,1…+l.Магнитное спиновое: .Таким образом,

Фермионы и бозоны.Принцип неразличимости тождественных частиц: тождественны частицы экспериментально различить невозможно.1)

Частицы с полуцелым спином(электроны, протоны, нейтроны) описываются антисимметричными волновыми функциями

Принцип Паули.В одном и том же атоме не может быть более

Рентгеновские спектры.Рентгеновское излучение, исходящее из анода состоит из: сплошного спектра тормозного

Закон Мозли:

Комбинационное рассеяние светаЭффект Рамана: Если на вещество(газ, жидкость, кристалл) падает строго

Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучение.- Закон Бугера

Лазеры.Лазеры делятся: 1)По типу активной среды: твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные.2)По методам

Похожие презентации

Закон смещения Вина.
Длина волны, при которой излучательная способность черного тела максимальна,

Квантовая Гипотеза Планка.
Макс Планк предположил, что теория классического гармонического осциллятора

Фотоэффект
Фотоэффектом – называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения.
Бывает внутренний,

Закон Столетова.
1) При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов испускаемых фотокатодом

Масса и импульс фотона.
Единство корпускулярных и волновых свойств

Давление света.
Энергетическая освещенность поверхности:
(энергия всех фотонов, падающих на единицу

Строение атома.
Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно Резерфорду, атом представляет собой

Второй закон Ньютона
Согласно классической электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные

Линейчатый спектр атома водорода часто описывается в видимой серии
формулой Бальмера
Линейчатый спектр

В ультрафиолетовой области серия Лаймана
В инфракрасной области
Серия Пашена
Серия Брэкета
Серия Пфунда
Серия

Постулаты Бора.
1.Существуют стационарные состояния атомов, находясь в которых он не

Спектр атома водорода по Бору.
- условие квантования момента импульса
- второй закон

Спектр атома водорода по Бору.
Полная энергия электрона в водородоподобной системе складывается

Минимальная энергия водорода – 13,5эВ, максимальная при
называется энергией ионизации. При этом

Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Невозможно одновременно точно определить координату и импульс частицы поскольку

До прохождения частицы через щель составляющей ее импульса
и координата ее была

Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.
Это система совершающая одномерное движение

Квантовые числа.
Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электронов в атоме

Правила отбора – переходы между электронными состояниями возможны если:
1)
2)
Например:

Главное число: n=1,2,3.
Орбитальное: l=0,1,2…n-1.
Магнитное: m= +l, …-1,0,1…+l.
Магнитное спиновое:

.
Таким образом,

Фермионы и бозоны.
Принцип неразличимости тождественных частиц:
тождественны частицы экспериментально различить невозможно.
1)

Принцип Паули.
В одном и том же атоме не может быть более

Рентгеновские спектры.
Рентгеновское излучение, исходящее из анода состоит из: сплошного спектра тормозного

Комбинационное рассеяние света
Эффект Рамана:
Если на вещество(газ, жидкость, кристалл) падает строго

Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучение.
- Закон Бугера

Лазеры.
Лазеры делятся:
1)По типу активной среды: твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные.
2)По методам