Внешний фотоэффект. Эффект Комптона

(9+9)х2=18 баллов.
Решение тестов на практиках – 4х5=20 баллов.
Контрольные работы на практиках – 4х6=24 балла. Всего 4 контрольных по 6-7 задач в каждой. Одна правильно решенная задача – 2 балла. Оценивается максимум 3 задачи.
Теоретические коллоквиумы – 2х30=60 баллов.
2 письменных коллоквиума. Теоретическая и практическая часть.
ИТОГО: 122 балла + баллы за активность на практиках и лекциях.

люминесценцией.

- хемилюминесценция – свечение за счет энергии, высвобождающейся при химических реакциях (фосфор);

Тепловое излучение - это электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии.

Примеры:

- электролюминесценция – свечение, возникающее в газах и твердых телах под действием электрического поля;

- катодолюминесценция – свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами;

- фотолюминесценция – свечение, возбуждаемое при поглощении телом электромагнитного излучения.

Тепловое излучение имеет место для всех тел в любом агрегатном состоянии, при любой их температуре.

Единственный вид излучения, которое может находиться в равновесии с излучающими телами

тела во всем диапазоне длин волн (частот) за единицу времени.

Рассмотрим часть энергии, испускаемой единицей поверхности тела за единицу времени в узком интервале частот dω вблизи частоты ω. Обозначим эту часть через dRω,T.

Величина rω,Т - поток энергии с единицы поверхности, во всех направлениях в единичном спектральном диапазоне.

абсолютно черным, если оно полностью поглощает падающее на него излучение всех частот:

зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты и температуры.

Из закона Кирхгофа для такого тела следует

Для абсолютно черного тела

Универсальная функция Кирхгофа есть ни что иное, как испускательная способность абсолютно черного тела.

малым отверстием очень близка по своим свойствам к абсолютно чёрному телу.

Такая модель используется для изучения характеристик излучения абсолютно черного тела.

Экспериментально определенный вид универсальной функции Кирхгофа для трех температур приведен на рисунке.

Как следует из формулы

Площадь под кривой f(ω,T) . дает энергетическую светимость RT абсолютно черного тела при соответствующей температуре.

Стефана – Больцмана

между длиной волны λm в максимуме испускательной способности и температурой Т тела:

λm- длина волны в максимуме функции f(λ,T)

классической статистики о равнораспределении энергии по степеням свободы попытались определить испускательную способность r=f(ω,T).

Они рассмотрели полость как модель черного тела и предположили существование излучения в виде совокупности стоячих волн. На каждую такую волну как на одну колебательную степень свободы приходится энергия kT.

Р. и Д. получили формулу:

Вывод формулы с точки зрения классической физики был безупречен.

f(ω,T)

ω

Р-Д

эксп

Из неё видно, что rw,T монотонно возрастает с ростом ω2, а экспериментальная кривая имеет максимум.

Справедливо только для длинноволновой части спектра

излучение испускается дискретными порциями энергии – квантами электромагнитного поля.

называется внешним фотоэффектом.

Внешний фотоэффект

Фотоэффект открыт Г. Герцем в 1887г. и детально исследован А.Столетовым в 1888 – 1889 г.

Схема установки:

К

А

V

П

I

К - катод

А - анод

V - вольтметр

Г - гальванометр

П - потенциометр

Г

единицу времени и, следовательно, тем больше ток насыщения.

скорость электронов υm определяется частотой света и не зависит от интенсивности;

Основные экспериментальные законы внешнего фотоэффекта:

1. Закон Столетова
При неизменном спектральном составе падающего на катод света ток насыщения, т.е. количество испускаемых из катода электронов, строго пропорционально световому потоку Iн ~ Ф;

3. Для каждого вещества существует, так называемая красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота νкр (или максимальная длина волны λкр) при которой ещё возможен внешний фотоэффект.
νкр (λкр) зависят от химической природы вещества и от состояния поверхности.

все закономерности внешнего фотоэффекта легко объясняются, если предположить, что:

Часть этой энергии, равная работе выхода А, затрачивается на то, чтобы электрон мог покинуть тело.

2. Максимальная скорость не зависит от интенсивности света;

Формула Эйнштейна:

3. Красная граница фотоэффекта определяется Α = hνкр.

свет и распространяется в виде дискретных частиц - фотонов.

Для объяснения фотоэффекта достаточно предположить, что свет поглощается такими же порциями.

Энергия фотона согласно гипотезе Эйнштейна, равна:

Фотон обладает инертной массой

или

это частица, не обладающая массой покоя, она может существовать, только двигаясь со скоростью света.

Выражения для импульса фотона

– рентгеновский спектрограф

Схема эксперимента

Результаты экспериментов:

также имеет место.

где М - масса частицы.