Презентация к методической разработке урока «волновые свойства света»

Волновые свойства света

Найдено документов — 155 1. XVII Международная физическая олипиада

Подводятся итоги олимпиада, опубликован список призеров. 1986 г., N12

Размер: 247.1 кб

2. А что будет, если?

Предлается ряд задач из раздела оптической физики. 1986 г., N12

Размер: 155.4 кб

3. В голубом просторе

В статье даётся интерпретация природным явлениям, изображённым на картине, с точки зрения физики. 1982 г., N3.

Размер: 236.9 кб

4. Возможна ли сверхсветовая скорость?

В специально созданных условиях можно наблюдать сверхсветовые скорости и при этом принципы теории относительности не нарушаются. Очень короткий лазерный импульс движется в особым образом подобранной среде в сотни раз быстрее, чем в вакууме.
«Наука и жизнь», 2001, N2

Размер: 175.2 кб

5. Волновые свойства света

В статье разобран ряд задач по оптике. 2004 г., N5

Размер: 168.6 кб

6. Волны в мелкой тарелке (интерференция)

В статье рассматриваются основные положения и понятия волновой теории . 1971 г., N1.

Размер: 214.2 кб

7. ГАБОР, ДЕННИС

(1900-1979), английский физик венгерского происхождения, основоположник голографии. Создатель кварцевой ртутной лампы высокого давления и флуоресцентной лампы, занимался электронной оптикой. Открыл принципиально новый метод получения объемных изображений предметов, основанный на использовании интерференции света — голографию.

Размер: 13.3 кб

8. ГОЛОГРАФИЯ

Способ получения объемных изображений предметов на фотопластинке (голограмме) при помощи когерентного излучения лазера.

Размер: 83.3 кб

9. ГЮЙГЕНС, ХРИСТИАН

(1629-1695), голландский математик, физик и астроном. Его первые работы посвящены классическим проблемам: теоремам о квадратуре гиперболы, эллипса и круга, величине круга; получил известность благодаря изобретению маятниковых часов, его фундаментальный труд — «Качающиеся часы, или о движении маятника». В рамках волновой теории света объяснил механизм его распространения, отражение, преломление, атмосферную рефракцию, двойное лучепреломление и др. Центральным моментом теории являлся известный принцип построения огибающей волны.

Размер: 26.9 кб

10. Давление света

В статье рассказывается об измерении давления света и его применении в различных областях. 1988 г., N6.

Размер: 169.8 кб

11. Двойное лучепреломление в исландском шпате

Демонстрируется возникновение двух изображений предмета при прохождении света через кристалл исландского шпата. Показывается, что световые волны, создающие эти изображения, линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Размер: 4.53 мб

12. Дифракция в лазерном свете

В статье рассмотрен эксперимент по наблюдению дифракции на различных телах в лазерном свете. 1990 г., N12.

Размер: 163.9 кб

13. Дифракция волн

В статье раскрыто явление дифракции волн.1992 г., N1

Размер: 89.3 кб

14. Дифракция на хаотической структуре

На пути узкого лазерного пучка устанавливается стеклянная пластинка, на которую нанесен тонкий слой ликоподия. На экране наблюдаются характерные дифракционные кольца.

Размер: 4.32 мб

15. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке

В луч гелий-неонового лазера вносится дифракционная решетка. На экране наблюдается дифракционная картина — система светлых и темных пятен.

Размер: 2.86 мб

16. Дифракция Фраунгофера на скрещенных дифракционных решетках

Демонстрируется дифракция света на двух дифракционных решетках. Сначала штрихи решеток параллельны друг другу, а затем одна решетка поворачивается относительно другой. Дифракционная картина меняется.

Размер: 5.03 мб

17. Дифракция Фраунгофера на щели

Узкая щель освещается лазерным светом. На экране, установленном за щелью, наблюдается дифракционная картина, вид которой зависит от ширины щели.

Размер: 8.75 мб

18. Длинная дорога от входа к выходу

В статье изложен рассказ об изобретении лампы бегущей волны. 1999 г., N1

Размер: 234 кб

19. Домашние опыты с поляризованным светом

В статье проводится ряд опытов на поляризацию света и приводится объяснение этим явлениям. 1982 г., N7.

Размер: 270.1 кб

20. Задача по физике No. 1008.

Простая задача, требующая несложных расчетов, возможно с переводом численных данных в одну систему единиц (СИ) на темы волны, различные типы волн, скорость, частота и длина волны, принцип гюйгенса, отражение и преломление волн, уравнения максвелла, ток смещения, электромагнитная волна, из коллекции задач по курсу Физики.

Размер: 14.8 кб

Всего документов: 155

Другие материалы

Электромагнитное поле Электромагнитные волны Волновые свойства света Различные виды электромагнитных излучений и их практические применения Законы распространения света

Планк и квант

В конце девятнадцатого – начале двадцатого века в научных кругах считалось, что в физике понятно абсолютно все. Самыми передовыми знаниями в тот момент были уравнения Максвелла и изучение различных явлений, связанных с электричеством. Молодым людям, которые стремились заниматься наукой, не рекомендовали идти в физику: ведь там могли быть только рутинные исследования, которые не обеспечивали каких-то прорывов. Однако по иронии судьбы именно такое исследование свойств уже давно знакомого феномена раскрыло путь к новым горизонтам знания.

Волновые и квантовые свойства света начались с открытия Макса Планка. Он изучал спектр абсолютного черного тела и пытался найти наиболее подходящее математическое описание его излучения. В итоге пришел к выводу, что в уравнение нужно ввести некую минимальную неделимую величину, которую он назвал «квантом действия». И, так как это был лишь способ «срезать угол» для более простой математической формулы, он не придал этой величине какого-либо физического смысла. Однако другие ученые, например, А. Эйнштейн и Э. Шредингер, заметили потенциал такого явления, как квант, и дали развитие новому разделу физики.

Надо сказать, что сам Планк до конца так и не поверил в фундаментальность своего открытия. Ученый, пытаясь опровергнуть квантовые свойства света, кратко переписывал свою формулу, пускаясь в различные математические ухищрения, чтобы избавиться от этой величины. Но у него ничего не вышло: джинна уже выпустили из бутылки.

Свет – квант электромагнитного поля

После открытия Планка уже известный факт, что свет обладает волновыми свойствами, дополнился другим: фотон – это квант электромагнитного поля. То есть свет состоит из очень маленьких неделимых пакетов энергии. Каждый из этих пакетов (фотон) характеризуется частотой, длиной волны и энергией, причем все эти величины связаны между собой. Скорость распространения света в вакууме максимальна для известной вселенной и составляет около трехсот тысяч километров в секунду.

Надо отметить, что квантуются (то есть распадаются на наименьшие неделимые части) и другие величины:

  • глюонное поле;
  • гравитационное поле;
  • коллективные движения атомов кристалла.

Презентация на тему: » Интерференция света 11 класс «Кто бы мог подумать, что свет, слагаясь со светом, может вызвать мрак?» Д. Араго Выполнила: учитель физики МОУ «СОШ6» г.» — Транскрипт:

1

Интерференция света 11 класс «Кто бы мог подумать, что свет, слагаясь со светом, может вызвать мрак?» Д. Араго Выполнила: учитель физики МОУ «СОШ6» г. Кирова Калужской области Кочергина В.Э год

2

Интерференция света сложение световых волн, при котором происходит усиление световых колебаний в одних точках и ослабление в других. Интерференционная картина возникает только при сложении согласованных (когерентных) волн. Когерентные волны создаются когерентными источниками волн, т.е. источники волн имеют одинаковую частоту и разность фаз их колебаний постоянна. У двух разных источников света никогда не сохраняется постоянная разность фаз волн, поэтому их лучи не интерферируют. Наличие минимума в данной точке интерференционной картины означает, что энергия сюда не поступает совсем. Вследствие интерференции закон сохранения энергии не нарушается, происходит перераспределение энергии в пространстве.

3

Опыт английского учёного Т. Юнга по интерференции света 1801 г.

4

На экране образуются интерференционные полосы. С помощью этого опыта Т.Юнг впервые определил длины волн, соответствующие свету различного цвета.

5

Другие опыты по интерференции света Зеркала Френеля Бипризма Френеля

6

Интерференция света в тонких плёнках

7

Интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на неё плоско- выпуклой линзой. Эта интерференционная картина носит название кольца Ньютона. Красные кольца имеют максимальный радиус.

8

Применение интерференции Просветление оптики

9

n(плёнки)

10

Дифракция света 11 класс « Свет обойдёт препятствия, чтобы снова стремиться по кратчайшему пути» А. Гитович Выполнила: учитель физики МОУ «СОШ»6 г. Кирова Калужской области Кочергина В.Э год Дифракция света 11 класс « Свет обойдёт препятствия, чтобы снова стремиться по кратчайшему пути» А. Гитович Выполнила: учитель физики МОУ «СОШ»6 г. Кирова Калужской области Кочергина В.Э год

11

Дифракция – явление огибания волнами препятствий. Наблюдать дифракцию света нелегко, т.к. волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световой волны очень мала. Наблюдать дифракцию света нелегко, т.к. волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световой волны очень мала.

12

Принцип Гюйгенса: Каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн. Каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн.

13

Возникшая в соответствии с принципом Гюйгенса сферическая волна от отверстия S возбуждала в S 1 и S 2 когерентные колебания. Вследствие дифракции от этих отверстий выходили два световых конуса, которые частично перекрывались. Френель объединил принцип Гюйгенса с идеей интерференции вторичных волн.

14

Принцип Гюйгенса-Френеля Волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции. Волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции.

15

Дифракция от различных препятствий: а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от круглого непрозрачного экрана. а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от круглого непрозрачного экрана.

16

Темные и светлые пятна Таким образом, если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно) Таким образом, если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно)

18

Разложение света в спектр – главное свойство дифракционной решётки, поэтому она часто используется для спектрального анализа. Разложение света в спектр – главное свойство дифракционной решётки, поэтому она часто используется для спектрального анализа.

Презентация на тему: » ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА Физика 11 класс. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).» — Транскрипт:

1

ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА Физика 11 класс

2

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).

3

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА Скорость света в вакууме не зависит от частоты или длины волны и равна м / с n ф > n кV ф n к V ф n к n = n ф = n к= n ф = n к = CVCVCVCV C V ф C V к абсолютный показатель преломления

4

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА И.Ньютон открыл явление разложения света на разноцветные полосы. И.Ньютон открыл явление разложения света на разноцветные полосы. Белый свет состоит из семи цветов. Белый свет состоит из семи цветов. К – красный О – оранжевый Ж- желтый З – зеленый Г – голубой С – синий Ф — фиолетовый

5

Зависимость цвета от частоты электромагнитной волны Пучок света Бумага Видимый цвет Причина Белый КраснаяКрасный Красный отражается, остальные поглощаются Белый Зеленый Зеленый отражается, остальные поглощаются Белый БелаяБелый Все цвета отражаются Черный ЧернаяЧерный Все цвета поглощаются

6

ПРИБОРЫ Спектроскоп Спектрограф

7

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

8

КОЛЬЦА НЬЮТОНА Зная радиус колец, можно вычислить длину волны, используя формулу r 2 = R k λ где r – радиус колец, R – радиус кривизны выпуклой поверхности линзы.

9

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ВОЛН Бипризма Френеля Условие максимума Условие минимума r = 2 k r = (2 k + 1) r = 2 k r = (2 k + 1) где n = 1, 2, ….., r = r 2 – r 1 λ2λ2λ2λ2 λ2λ2λ2λ2

10

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ВОЛН КОГЕРЕНТНЫХ ВОЛН Опыты Юнга Зеркала Френеля

11

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ В ТЕХНИКЕ ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДО ОДНОЙ ДЕСЯТОЙ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ – служат для точного измерения точного измерения показателя преломления газов и других веществ ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ Чтобы волны ослабляли друг друга, должно выполняться условие минимума. В отраженном свете происходит потеря 1/2λ. Условие минимума в отраженном свете: r = 2 k. Следовательно, r = 2 k. Следовательно, r = 2 h n n -. 2 h n n = k λ + r = 2 h n n -. 2 h n n = k λ + λ2λ2λ2λ2 λ2λ2λ2λ2 λ2λ2λ2λ2

12

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ВОЛН КОГЕРЕНТНЫХ ВОЛН отклонение света от прямолинейного распространения на резких неоднородных границах среды

13

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА минимум максимум r = k r = kλ r = k r = kλ λ2λ2λ2λ2 ДИФРАКЦИЯ СВЕТА происходит на предметах любых размеров, а не только соизмеримых с длиной волны. Вследствие малой длины свето- вой волны интерференционные максимумы располагаются очень близко друг к другу, а их интенсивность быстро убывает. Дифракция наблюдает ся хорошо на расстоянии L > d2d2λ λd2d2λ λ

14

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА d – постоянная дифракционной решетки. Δr = d sin φ d sin φ = k λ d sin φ = k λ Δr = k λ n — порядок дифракционного максимума tg φ = хухухухух у

15

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА Световые волны с колебаниями лежащими в одной определенной плоскости.

16

ГРАНИЦЫ ПРИМЕНИМОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ Если наблюдение ведется на расстоянии, где d – размер предмета, то начинаются проявляться волновые свойства света. Интерференционные картины от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается, поэтому прибор не выделяет отдельные детали предмета. Дифракция устанавливает предел разрешающей способности любого оптического прибора Разрешающая способность человеческого глаза приблизительно равна одной угловой минуте: α =. где D – диаметр зрачка. Можно видеть предметы, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны. Можно видеть предметы, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны. L >> d2λd2λd2λd2λ λDλDλDλD

Презентация 11 класса по предмету «Физика и Астрономия» на тему: «Презентация к уроку по физике (11 класс) на тему: Презентация по теме: «Световые волны».». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

1

Подготовила: учитель физики Бородкина Татьяна Ивановна Лицей 486 Выборгского района г. Санкт-Петербурга год.

2

Цели и задачи урока: Место проведения: г. Санкт- Петербург, Выборгский район, лицей 486, 11А класс года. Тема: «Световые волны». Тип: урок закрепления знаний изученного материала. Вид: исследовательский урок. Цели: — систематизация и обобщение ранее полученных знаний по данной теме. — заинтересовать учащихся исследовательской деятельностью; — развивать логическое мышление и умение анализировать полученные результаты исследований; -научиться применять полученные знания на практике и в быту; -воспитывать чувство коллективизма, взаимопомощи, умение работать в подгруппе. Ход урока: 1.-Вступительное слово учителя. — Фронтальная беседа учителя с учениками по вышеуказанной теме.

3

Дисперсия света ). Проходя сквозь призму, луч солнечного света не только преломляется, но и разлагается на различные цвета.

8

Интерференция волн.

9

Что же получится в результате сложения волн? Результат сложения зависит от разности фаз складывающихся колебаний (т.е. от того, в какой фазе приходит каждая волна в точку сложения)

10

Условие максимума Разность хода волн равна целому числу длин волн ( иначе четному числу длин полуволн)

11

Условие минимума. Разность хода равна нечетному числу длин полуволн d = ( 2k + 1 ) λ/2 При этом амплитуда результирующего колебания равна 0. Волны «погасили» друг друга

12

Как называется это явление? Сложение волн, при котором происходит перераспределение амплитуд и энергий в результирующем колебании называют интерференцией.

13

Условия получения четкой интерференционной картины: Волны должны иметь одинаковую частоту и постоянную разность фаз. Такие волны называются когерентными.

14

Интерференция на мыльном пузыре

15

Интерференция в тонких пленках

16

Наблюдение колец Ньютона Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от двух сторон воздушной прослойки. «Лучи» 1 и 2 – направления распространения волн; h – толщина воздушного зазора.

17

Наблюдение колец Ньютона Кольца Ньютона в монохромати- ческом свете (зеленом и красном)

18

Дифракция света. Опыт Томаса Юнга.

19

Опыт Юнга по наблюдению интерференции. света

20

Дифракция света Отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий называется дифракцией. Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световых волн мала, поэтому дифракцию света наблюдать нелегко. Принцип Гюйгенса – Френеля: «Волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции»

21

Дифракционная решетка Дифракционная решетка – это совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. а – ширина прозрачных щелей b- ширина непрозрачных промежутков d = a + b; где d — период решетки d sinα = k λ, где к = 0,1,2,… С помощью дифракционной решетки можно проводить очень точные измерения длины волны

22

Поперечность световых волн В падающем от обычного источника пучке волн присутствуют колебания всевозможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн. Световая волна с колебаниями по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения, называется естественной.

23

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА Кристалл турмалина обладает способностью пропускать световые волны с колебаниями, лежащими в одной определенной плоскости (поляризованный свет), следовательно он преобразует естественный свет в плоскополяризованный.

24

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА В XIX в. было установлено, что световые волны возбуждаются движущимися в атомах заряженными частицами. Свет – поперечная волна

Волновые и корпускулярные свойства света

Первые представления древних ученых о том, что такое свет, были весьма наивны. Существовало несколько точек зрения. Одни считали, что из глаз выходят особые тонкие щупальца и зрительные впечатления возникают при ощупывании ими предметов. Эта точка зрения имела большое число последователей, среди которых был Эвклид, Птолемей и многие другие ученые и философы. Другие, наоборот, считали, что лучи испускаются светящимся телом и, достигая человеческого глаза, несут на себе отпечаток светящегося предмета. Такой точки зрения придерживались Лукреций, Демокрит.

В 17 веке почти одновременно возникли и начали развиваться две совершенно разные теории о том, что такое свет и какова его природа. Одна из этих теорий связана с именем И.Ньютона, а другая – с именем Х.Гюйгенса.

И. Ньютон придерживался так называемой корпускулярной теории света, согласно которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества).

Согласно же представлениям Х.Гюйгенса, свет – это поток волн, распространяющихся в особой, гипотетической среде – эфире, заполняющем все пространство и проникающем внутрь всех тел.

Обе теории длительное время существовали параллельно. Ни одна из них не могла одержать решающей победы. Лишь авторитет И.Ньютона заставлял большинство ученых отдавать предпочтение корпускулярной теории. Известные в то время из опыта законы распространения света более или менее успешно объяснялись обеими теориями.

На основе корпускулярной теории было трудно объяснить, почему световые пучки, пересекаясь в пространстве, никак не действуют друг на друга. Ведь световые частицы должны сталкиваться и рассеиваться.

Волновая же теория это легко объясняла. Волны, например, на поверхности воды, свободно проходят друг сквозь друга, не оказывая взаимного влияния.

Однако прямолинейное распространение света, приводящее к образованию за предметами резких теней, трудно объяснить, исходя из волновой теории. При корпускулярной же теории прямолинейное распространение света является просто следствием закона инерции.

Такое неопределенное положение относительно природы света сохранялось до начала XIX века, когда были открыты явления дифракции света (огибания светом препятствий) и интерференция света (усиление или ослабление освещенности при наложении световых пучков друг на друга). Эти явления присуще исключительно волновому движению. Объяснить их с помощью корпускулярной теории нельзя. К волновым свойствам света можно отнести также дисперсию света, поляризацию. Поэтому казалось, что волновая теория одержала окончательную и полную победу.

Такая уверенность особенно окрепла, когда Д.Максвелл во второй половине XIX века показал, что свет есть частный случай электромагнитных волн. Работами Д.Максвелла были заложены основы электромагнитной теории света. После экспериментального обнаружения электромагнитных волн Г.Герцем никаких сомнений в том, что при распространении свет ведет себя как волна, не осталось.
Однако в начале XX века представления о природе света начали корен-ным образом изменяться. Неожиданно выяснилось, что отвергнутая корпускулярная теория все же имеет отношение к действительности. При излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц. Волновыми свойствами света нельзя было объяснить закономерности фотоэффекта.

Возникла необычная ситуация. Явления интерференции, дифракции, поляризации света от обычных источников света неопровержимо свидетельствует о волновых свойствах света. Однако и в этих явлениях при соответствующих условиях свет проявляет корпускулярные свойства. В свою очередь, закономерности теплового излучения тел, фотоэлектрического эффекта и других неоспоримо свидетельствуют, что свет ведет себя не как непрерывная, протяженная волна, а как поток «сгустков» (порций, квантов) энергии, т.е. как поток частиц – фотонов.

Таким образом, свет сочетает в себе непрерывность волн и дискретность частиц. Если учтем, что фотоны существуют только при движении (со скоростью с, то приходим к выводу, что свету одновременно присущи как волновые, так и корпускулярные свойства. Но в некоторых явлениях при определенных условиях основную роль играют или волновые, или корпускулярные свойства и свет можно рассматривать или как волну, или как частицы (корпускулы).

Одновременное наличие у объектов волновых и корпускулярных свойств получило название корпускулярно-волнового дуализма.

Формула внешнего фотоэффекта

Как ни странно, но внутренний фотоэффект весьма сложен для понимания

Необходимо знать зонную теорию поля, разбираться в переходах через запрещенную зону и понимать суть электронно-дырочной проводимости полупроводников, чтобы в полной мере осознать важность этого явления. К тому же внутренний фотоэффект не так часто используется на практике

Подтверждая квантовые свойства света, формулы внешнего фотоэффекта ограничивают слой, из которого свет способен вырывать электроны.

hν=A+W,

где h – постоянная Планка, ν – квант света определенной длины волны, A – работа, которая совершается электроном, чтобы покинуть вещество, W – кинетическая энергия (а значит, и скорость), с которой он вылетает.

Таким образом, если вся энергия фотона тратится только на выход электрона из тела, то на поверхности он будет иметь нулевую кинетическую энергию и фактически не сможет вырваться. Таким образом, и внутренний фотоэффект имеет место в достаточно тонком внешнем слове освещенного вещества. Это сильно ограничивает его применение.

Есть вероятность, что оптический квантовый компьютер все-таки будет использовать внутренний фотоэффект, но такой технологии пока не существует.

Объяснение законов фотоэффекта

Первый закон означает следующее: чем больше фотонов падает на один квадратный метр площади поверхности за секунду, тем больше электронов этот свет способен «отобрать» у освещаемого вещества.

Примером может служить баскетбол: чем чаще игрок бросает мяч, тем чаще он попадет. Конечно, если игрок достаточно хорош и не травмировался во время матча.

Второй закон фактически дает частотную характеристику вылетающих электронов. Частота и длина волны фотона определяют его энергию. В видимом спектре наименьшую энергию имеет красный свет. И как много красных фотонов ни посылает лампа на вещество, они способны передать электронам только низкую энергию. Следовательно, даже если они были вырваны с самой поверхности и почти не совершали работу выхода, то их кинетическая энергия не может быть выше определенного порога. Но если мы осветим то же вещество фиолетовыми лучами, то скорость наиболее быстрых электронов будет намного выше, даже если фиолетовых квантов будет очень мало.

В третьем законе есть две составляющие – красная граница и состояние поверхности. От того, отполирован металл или шероховат, есть ли в нем поры, или он гладок, зависит много факторов: сколько фотонов отразится, как они перераспределятся по поверхности (очевидно, что в ямы попадет меньше света). Так что сравнивать между собой можно разные вещества только с одинаковым состоянием поверхности. А вот энергия фотона, который еще способен оторвать электрон от вещества, зависит только от типа вещества. Если ядра не очень сильно притягивают к себе носители заряда, то и энергия фотона может быть ниже, а, следовательно, красная граница глубже. А если ядра вещества держат свои электроны крепко и не желают с ними расставаться так просто, то красная граница смещается в зеленую сторону.

Ссылка на основную публикацию