Презентация по теме "Световые кванты - фотоны"

Квантовая механика

Квантовая   механика  совершенно не хотела дружит с теорией относительности. Камнем преткновения стал третий постулат теории относительности , который говорил, что пространство «гладкое» - однородно и одинаково во всех направлениях. Как, впрочем, и время.  Квантовая механика  сей постулат обнулила, утвердив (и подтвердив) то, что на самом деле в пространстве идёт активное изменение: постоянно рождаются и умирают пары виртуальных частиц-античастиц с разными энергиями

Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества

Тепловое излучение

Тела излучают электромагнитные волны не только при высокой температуре, но и при любой температуре, отличной от абсолютного нуля.

Такое излучение

называют тепловым .

РАВНОВЕСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

• При излучении электромагнитных волн внутренняя энергия тела – уменьшается (тело остывает );
• При поглощении электромагнитных волн внутренняя энергия тела – увеличивается (тело нагревается );

Тепловое равновесие между телом и электромагнитным полем

Тепловое равновесие между телом и электромагнитным полем наблюдается в результате излучения и поглощения электромагнитных волн .

Электромагнитное излучение, находящееся в тепловом равновесии с телом, называется равновесным.

«Ультрафиолетовая катастрофа»

В конце XIX века считалось твердо установленным, что нагретое твердое тело излучает непрерывные световые волны.

Теоретические расчеты показывали: в этом случае излучательная способность нагретого твердого тела в ультрафиолетовой части его спектра должна была бы беспредельно возрастать.

Это резко противоречило опыту.

Классическая физика не могла объяснить.

К концу прошлого века ученые зашли в тупик перед явлениями, связанными с изучением нагретых твердых тел.

Такое положение было названо «ультрафиолетовой катастрофой».

Причина «ультрафиолетовой катастрофы»

Положение классической физики:

излучение непрерывно и поэтому его поглощение и излучение веществом может происходить порциями со сколь угодно малой энергией.

Чтобы избежать «ультрафиолетовой катастрофы», необходимо допустить, что излучению, как и веществу, свойственна дискретность, т.е. электромагнитное поле поглощается и излучается веществом отдельными порциями .

МАКС ПЛАНК (1858 – 1947)

Единицы измерения энергии

• Энергия измеряется в джоулях (Дж).

2. Энергия измеряется в электрон-вольтах (эВ)

1 эВ = 1,6 × 10 -19 Дж

Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разностью потенциалов в 1 В. Так как работа при переносе заряда  q   равна  qU  (где  U  — разность потенциалов), а элементарный заряд составляет 1,6·10 −19  Кл, то: 1 эВ = 1,6·10 −19  Дж

Кванты света - фотоны

ФОТОНЫ

В современной физике ФОТОН рассматривается как одна из элементарных частиц .

Таблица элементарных частиц уже многие десятки лет начинается с фотона.

Свойства света, обнаруживаемые при излучении и поглощении, называют корпускулярными.

Световая частица, называется фотоном или квантом электромагнитного излучения.

1. Фотон лишен массы покоя, т.е. он не существует в состоянии покоя, и при рождении сразу имеет скорость света.

2. Фотон имеет импульс, который направлен по световому лучу.

p = mc = h ν /с = h / λ

3 . Чем больше частота, тем больше энергия и импульс фотона и тем отчетливее выражены корпускулярные свойства света.

Корпускулярно-волновой дуализм

1. При распространении света проявляются его волновые свойства.

2. При взаимодействии с веществом (излучении и поглощении) – корпускулярные.

Корпускулярно – волновой дуализм

свет - волна

свет – поток частиц

• интерференция
• дифракция
• поляризация

• фотоэффект (красная граница)
• коротковолновая граница рентгеновских спектров
• эффект Комптона

Нильс Бор – принцип дополнительности: для описания того или иного явления надо использовать или волновую или корпускулярную теорию света, но не ту и другую одновременно.