Лекция 16. 1. Фотоэффект — это явление, состоящее в том, что под действием света вещество испускает электроны

Основные выводы.

1. Фотоэффект — это явление, состоящее в том, что под действием света вещество испускает электроны. Особенность этого явления состоит в том, что при увеличении интенсивности света увеличивается число электронов, но не изменяется их энергия. Увеличении энергии электронов происходит только при увеличении частоты (уменьшении длины волны) света. Это находит свое объяснение, если предположить, что электрон получает энергию в виде кванта ħω, которую он усваивает целиком. Тогда должно выполнятся соотношение, полученное Эйнштейном:

,

где А — работа, которую нужно затратить, чтобы удалить электрон из вещества в вакуум. Эйнштейн высказал гипотезу, что свет распространяется в виде дискретных частиц — световых квантов, которые теперь носят название фотонов. Энергия фотона определяется его частотой Е = ħω, где ħ — постоянная Планка.

2. Свойства фотона: а) скорость фотона в вакууме равна скорости света v_ф = с; б) масса покоя фотона равна нулю m_ф = 0; в) энергия фотона Е_ф = ħω; г) импульс фотона , где — волновой вектор и | | = k = — волновое число.

3. Эффект Комптона

При рассеянии рентгеновских лучей с длиной волны λна веществе было обнаружено появление в рассеянном пучке рентгеновских лучей большей длины волны λ′. При этом разность Δλ = λ′ — λ зависит только от угла рассеяния θи не зависит от λ и от рассеивающего вещества. Это явление можно объяснить, предположив, что происходит упругое рассеяние рентгеновского фотона на электроне. Энергия фотона равна ħω.Масса покоя фотона равна нулю, а импульс фотона определяется соотношением , где — волновой вектор, модулем которого является волновое число | | = k = .

Законы сохранения энергии и импульса для процесса упругого рассеяния фотона на покоящемся электроне выглядят следующим образом:

Из этих уравнений следует соотношение

или .

где величине называется комптоновской длиной волны той частицы, на которой происходит рассеяние. Для электрона λ_с = 2,34.10^–12м.

4. Спектр теплового получения, фотоэффект, эффект Комптона объясняются, если считать свет потоком частиц — фотонов. С другой стороны интерференция и дифракция могут быть объяснены только на основе волновых представлений. Таким образом, в одних явлениях проявляются волновые, а в других — корпускулярные свойства света, Имеет место корпускулярно-волновой дуализм (двойственность).