Quantum ფიზიკის კვანტური თვისებები მსუბუქი

ოდესმე იმაზე, თუ რა წარმოადგენს სინამდვილეში ბევრი სინათლის მოვლენებზე? მაგალითად, მიიღოს photoelectric ეფექტი, გათბობის ტალღების, ფოტოქიმიური პროცესები და ასე შემდეგ - ყველა კვანტური თვისებები წმ. თუ ისინი არ იქნა აღმოჩენილი, მეცნიერები სამუშაოები არ გადავიდა მკვდარი წერტილიდან, ფაქტობრივად, აგრეთვე სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროგრესი. სწავლა მათი სექციაში კვანტური ოპტიკა, რომელიც მჭიდროდ უკავშირდება იგივე ფილიალი ფიზიკა.

Quantum თვისებები ნათელი განმარტება

ბოლო დრომდე, ნათელი და ყოვლისმომცველი ინტერპრეტაცია ეს ოპტიკური ფენომენის ვერ მისცემს. ისინი წარმატებით გამოიყენება მეცნიერებისა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ამის საფუძველზე ავაშენოთ არა მხოლოდ ფორმულა, მაგრამ მთელი პრობლემა ფიზიკაში. ჩამოაყალიბოს საბოლოო გადაწყვეტილების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ თანამედროვე მეცნიერები, რომლებიც საქმიანობა შეაჯამა მისი წინამორბედები. ამდენად, კვანტური ტალღის თვისებები მსუბუქი და - შედეგად თავისებურება მისი emitters, მით ატომები ელექტრონები. Quantum (ან photon) იქმნება იმის გამო, რომ ელექტრონული მოძრაობს შეამცირონ ენერგიის დონეზე, რითაც მომტანი ელექტრო მაგნიტური pulses.

პირველი ოპტიკური დაკვირვება

XIX столетии. ვარაუდი ყოფნა კვანტური თვისებები მსუბუქი გაჩნდა XIX საუკუნეში. მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, და გატაცებით მოვლენები, როგორიცაა დიფრაქციული, ჩარევისა და პოლარიზაცია. მათი დახმარებით, ელექტრომაგნიტური ტალღის თეორია სინათლის იყო მიღებული. მას საფუძვლად დაედო დაჩქარება მოძრაობა ელექტრონები დროს რხევების ორგანოს. შედეგად, აღიარება, რასაც მოჰყვა ტალღა სინათლე გამოჩნდა მის უკან. პირველი ავტორის ჰიპოთეზა ამ თემაზე ჩამოაყალიბა ინგლისელმა D. Rayleigh. იგი განიხილება, როგორც სისტემა, რადიაციული თანასწორი და მუდმივი ტალღების, და შემოიფარგლება სივრცეში. მისი თქმით, მისი დასკვნები, შემცირება მათი გამომუშავება wavelengths უნდა გაიზარდოს მუდმივად, უფრო მეტიც, უნდა ჰქონდეს ულტრაიისფერი და რენტგენის სხივები. პრაქტიკაში, ეს ყველაფერი არ დადასტურდა და ეს კიდევ თეორეტიკოსი.

პლანკის ფორმულა

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. დასაწყისში XX საუკუნის Maks ფიცარი - გერმანიის დაბადებული ფიზიკოსი - წამოაყენა საინტერესო ჰიპოთეზა. მისი თქმით, ემისიის და შთანთქმის ნათელი არ მოხდეს მუდმივად, როგორც ადრე ეგონა, და ნაწილი - Quanta, ან როგორც მათ უწოდებენ photons. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. პლანკის მუდმივა დაინერგა - პროპორციულობის ფაქტორი წარმოდგენილია წერილი თ, და უდრიდა 6.63 × 10 ^-34 J · s. v – частота света. იმისათვის, რომ გამოვთვალოთ ენერგიის ყოველი photon, საჭიროა კიდევ ერთი ღირებულება - v - სიხშირე ნათელი. პლანკის მუდმივა, გადიდებული სიხშირე, და შედეგად მიღებული ენერგია ერთი photon. მას შემდეგ, რაც გერმანელი მეცნიერი ზუსტად და სწორად უზრუნველყოფილი მარტივი ფორმულა, კვანტური თვისებები ნათელი, რომელიც ადრე იქნა ნაპოვნი მიერ H. Hertz, და ის, როგორც photoelectric ეფექტი.

აღმოჩენის photoelectric ეფექტი

როგორც უკვე ვთქვით, მეცნიერი genrih gerts იყო პირველი, ვინც ყურადღება გაამახვილა კვანტური თვისებები მსუბუქი nezamechaemye ადრე. The Photoelectric Effect აღმოჩენილ იქნა 1887 წელს, როდესაც მეცნიერი შეუერთდა განათებული თუთია დისკო და კვერთხი Electrometer. იმ შემთხვევაში, თუ დისკო მოდის დადებითი მუხტი, რომ Electrometer არ სრულდება. იმ შემთხვევაში, თუ უარყოფითი მუხტი საგულისხმოა, მოწყობილობა იწყება განმუხტვა, როგორც კი დისკო მოდის ულტრაიისფერი სხივების. ამ დროს პრაქტიკული გამოცდილება ეს დადასტურდა, რომ დისკო დაუცველებს სინათლე შეიძლება აფიქსირებს უარყოფითი ელექტრო ბრალდებით, რომელიც მოგვიანებით მიიღო შესაბამისი სახელი - ელექტრონები.

პრაქტიკული გამოცდილება Stoletova

პრაქტიკული ექსპერიმენტი ელექტრონები ჩაატარა რუსეთის მკვლევარი ალექსანდრ სტოლეტოვი. მისი ექსპერიმენტი იგი გამოიყენება ვაკუუმის მინის ნათურა და ორი ელექტროდი. ერთი ელექტროდი იყო გამოყენებული ელექტროენერგიის გადამცემი, და მეორე იყო განათებული, და იგი მიიყვანეს უარყოფითი პოლუსის ბატარეის. ამ ოპერაციის, მიმდინარე იწყება გაზრდის ძალა, მაგრამ რამდენიმე ხნის შემდეგ ის გახდა მუდმივი და პირდაპირპროპორციულია რადიაციული წმ. შედეგად, აღმოჩნდა, რომ კინეტიკური ენერგია ელექტრონები, ისევე როგორც გაჭიანურების ძაბვის არ არის დამოკიდებული ძალა ნათელი. მაგრამ ზრდა სიხშირის სინათლის იწვევს იზრდება ეს მაჩვენებელი.

ახალი კვანტური თვისებები Light: photoelectric ეფექტი და მისი კანონები

განვითარების დროს Hertz თეორია და პრაქტიკა სტოლეტოვი იქნა ამოღებული სამი ძირითადი კანონები, რომელიც, როგორც აღმოჩნდა, ფოტონები ფუნქციონირებს:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Power სინათლე, რომელიც მოდის ზედაპირზე პირდაპირპროპორციულია ძალა ინტენსივობა მიმდინარე.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. სიმძლავრე ნათელი არ იმოქმედებს კინეტიკური ენერგია Photoelectron, მაგრამ სიხშირის სინათლის არის მიზეზი უკანასკნელი ხაზოვანი ზრდა.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. არსებობს ერთგვარი "წითელი ზღვარზე photoelectric ეფექტი". დედააზრი ისაა, რომ თუ სიხშირე ნაკლებია მინიმალური სიხშირე მაჩვენებელი ნათელი მოცემული მასალა, photoelectric ეფექტი აღინიშნება.

ორი თეორია შეჯახების სიძნელეები

მას შემდეგ, რაც ფორმულა მომდინარეობს მაქს პლანკის, მეცნიერების დილემის წინაშე. მანამდე მომდინარეობს ტალღა, და კვანტური თვისებები ნათელი, რომელიც ღია იყო ცოტა მოგვიანებით, ვერ იარსებებს ფარგლებში საყოველთაოდ მიღებული კანონები. შესაბამისად, ელექტრომაგნიტური, ძველი თეორია, ყველა ელექტრონები ორგანო, რომელიც მოდის ნათელი უნდა მოვიდეს იძულებითი რხევის ამავე სიხშირე. ეს იქნება გენერირება უსასრულო კინეტიკური ენერგია, რომელიც საკმაოდ შეუძლებელია. უფრო მეტიც, დაგროვების საჭირო თანხა დანარჩენი დარჩება electron ენერგიის აუცილებელია შეძლებს ათეული წუთი, ხოლო photoelectric ეფექტი, პრაქტიკულად, არ არის ოდნავი დაგვიანებით. დამატებითი დაბნეულობა გაჩნდა ასევე ის ფაქტი, რომ ენერგეტიკის photoelectrons არ არის დამოკიდებული ძალა ნათელი. უფრო მეტიც, არა აქვს წითელი ზღვარზე photoelectric ეფექტი, და არ იყო გათვლილი პროპორციული სიხშირის electron კინეტიკური ენერგია სინათლის გაიხსნა. ძველი თეორია ვერ ახსნა, ნათლად ჩანს, რომ თვალში ფიზიკური მოვლენების, და ახალი ჯერ არ არის სრულად შემუშავებული.

რაციონალიზმი Alberta Eynshteyna

მხოლოდ 1905 წელს, დიდი ფიზიკოსი ალბერტ აინშტაინი აჩვენა პრაქტიკაში და გამოხატავდა თეორიულად, რა არის ეს - ჭეშმარიტი ბუნების ფონზე. და კვანტური ტალღის თვისებები, ღია ორი ერთმანეთის ჰიპოთეზა თანაბარ ნაწილად თანდაყოლილი photons. დასრულებას სურათს აკლდა მხოლოდ პრინციპი discreteness, ანუ ზუსტი ადგილმდებარეობის ფოტონები სივრცეში. თითოეული photon - ნაწილაკი, რომელიც შეიძლება შეიწოვება და საგულისხმოა, როგორც მთელი. Electron "გადაყლაპავ" შინაგანი photon ზრდის მისი ბრალდების ღირებულება ენერგეტიკის შეიწოვება ნაწილაკები. გარდა ამისა, შიგნით photocathode electron გადადის მის ზედაპირზე, ხოლო შენარჩუნების "ორმაგი დოზა" ენერგია, რომელიც გამომავალი გადაკეთდა კინეტიკური ენერგია. ამ მარტივი გზით და photoelectric ეფექტი ხორციელდება, რომელიც არ არის დაგვიანებული რეაქცია. ამის დასრულება ელექტრონის აწარმოებს კვანტური თავად, რომელიც მოდის ზედაპირზე, გამოსხივების უფრო მეტი ენერგია. უფრო დიდი რაოდენობის ფოტონები წარმოებული - უფრო ძლიერი რადიაციული, შესაბამისად, და რხევის სინათლის ტალღა იზრდება.

მარტივი მოწყობილობა, რომელიც ეფუძნება პრინციპს photoelectric ეფექტი

მას შემდეგ, რაც აღმოჩენები გააკეთა გერმანელმა მეცნიერებმა დასაწყისში მეოცე საუკუნის განაცხადის იღებს კვანტური თვისებები მსუბუქი წარმოების სხვადასხვა მოწყობილობები. გამოგონებები, რომელთა საქმიანობა არის photoelectric ეფექტი, რომელსაც ეწოდება მზის საკნები, მარტივი რომლის წარმომადგენელიც - ვაკუუმი. მათ შორის მისი უარყოფითი მხარეები შეიძლება ეწოდოს სუსტი მიმდინარე გამტარობის, დაბალი მგრძნობელობა ხანგრძლივი ტალღა რადიაციული, რის გამოც მას არ შეუძლია იყოს გამოყენებული AC სქემები. ვაკუუმის მოწყობილობის ფართოდ გამოიყენება ფოტომეტრიით, მათ გავზომოთ ძალა სიკაშკაშის და სინათლის ხარისხი. იგი ასევე უკრავს მნიშვნელოვანი როლი fototelefonah დროს და აუდიო აღწარმოება.

Photovoltaic საკნები წარმოება, ფუნქციები

ეს იყო საკმაოდ განსხვავებული ტიპის მოწყობილობა, რომელიც ეფუძნება კვანტური თვისებები წმ. მათი მიზანია - შეცვალოს გადამზიდავი სიმჭიდროვე. ეს ფენომენი უწოდებენ შიდა photoelectric ეფექტი, და ეს არის საფუძველი ოპერაცია photoconductors. ეს ნახევარგამტარები თამაშობენ ძალიან მნიშვნელოვანი როლი ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. პირველად მათ დაიწყეს გამოიყენოთ რეტრო მანქანები. მაშინ ისინი უზრუნველყოფენ ელექტრონიკა და ბატარეის ოპერაცია. შუა მეოცე საუკუნის დაიწყო ვრცელდება ასეთი მზის საკნები მშენებლობის spaceships. აქამდე, იმის გამო, რომ შიდა photoelectric ეფექტი მოქმედებს turnstiles მეტრო, პორტატული კალკულატორები და მზის პანელები.

ფოტოქიმიური რეაქციები

მსუბუქი, ბუნება, რომელიც მხოლოდ ნაწილობრივ ხელმისაწვდომია მეცნიერების მეოცე საუკუნის, ფაქტობრივად, იგი გავლენას ახდენს ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესები. ზემოქმედების ქვეშ ნაკადი იწყება quantum მოლეკულური გამიჯვნის პროცესი და მათი შერწყმა ერთად ატომები. მეცნიერების, ეს არის ცნობილი როგორც photochemistry და ბუნების ერთ-ერთი მისი გამოვლინებები არის ფოტოსინთეზი. ეს არის იმის გამო სინათლის ტალღების პროცესების ემისიის გარკვეული ნივთიერებების მიერ წარმოებული საკნები უჯრედგარე სივრცეში, რომლის დროსაც ქარხანაში ხდება მწვანე.

იმოქმედებს კვანტური თვისებები მსუბუქი და ადამიანის ხედვა. მიღების ბადურის, photon იწვევს პროცესის რღვევა ცილის მოლეკულა. ეს ინფორმაცია ტრანსპორტირება ნეირონებთან და მკურნალობის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია ყველა ვხედავთ ნათელი. Nightfall ცილის მოლეკულის აღდგენილია და ხედვა შესახლებულ ახალ პირობებში.

შედეგები

გავარკვიეთ, რა თქმა უნდა, ამ მუხლის, რომელიც ძირითადად კვანტური თვისებები მსუბუქი ნაჩვენებია მოვლენაა მოუწოდა photoelectric ეფექტი. თითოეული photon აქვს მუხტი და მასა, და როდესაც თვალწინ ელექტრონული იყოფა იგი. Quantum და ელექტრონული გახდა, და მათი კომბინირებული ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკური ენერგია, რომელიც, მკაცრად რომ ვთქვათ, აუცილებელია განხორციელების photoelectric ეფექტი. ტალღის რხევის მონაკვეთები შეიძლება გაიზარდოს photon ენერგია, მაგრამ მხოლოდ გარკვეული ზომის.

ფოტოელექტრული ეფექტის დღეს არის აუცილებელი კომპონენტი საუკეთესო სახის აღჭურვილობა. მის საფუძველზე შენობა კოსმოსური ხომალდები და თანამგზავრი, განვითარდეს მზის საკნები გამოიყენება როგორც წყარო დამხმარე ენერგია. გარდა ამისა, სინათლის ტალღები აქვს დიდი გავლენა ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესების დედამიწაზე. ხარჯზე ჩვეულებრივი მზის მცენარეთა მწვანე, დედამიწის ატმოსფეროს მოხატული სრული პალიტრა ლურჯი, და ჩვენ ვხედავთ მსოფლიოში, როგორც არის.