A téma bemutatása 2
1 Téma 2. A kvantumoptika alapjai.
3 alapjai kvantum optika, kvantum hipotézise Planck vezetett később az elképzelést, hogy fény keletkezik felszívódik egyedi adagokban - QUANTA, és megerősítették, és fejlesztették tovább számos jelenség: a fényelektromos hatás fényelektromos hatás) Kémiai fény hatására nyomás fény Compton hatása
4 Külső fotoelektromos hatás jelenséget fedezte fel Hertz 1887-ben észrevette, hogy a túllövés szikrafogót golyók közé könnyebb, ha az egyik golyó, hogy megvilágítsa az ultraibolya sugárzás. Henry Rudolf Hertz (), német fizikus
5 Külső fotoelektromos hatás A fotoelektromos effektus vagy a fotoelektromos effektus az a jelenség, hogy a fény hatására a szilárd és folyékony anyagokból elektronok kidülnek. A fény által felszabadított elektronokat fotoelektronoknak nevezik
6 Külső fényhatás A jelenség nemcsak a fém kémiai összetételétől, hanem felülete állapotától is függ, ezért a fotoelektromos hatás vizsgálatához vákuumcsövet használnak.
A fotoelektromos effektus 7 Voltos amperfaktora Az I fényáram függésének függvénye az elektródák U-feszültségén a fényelektromos effektus aktuális feszültségére utal. Ábra: F - fényáram - a telítési áram - minden emittált elektronok a katód éri el az anód - késleltető feszültség (retardáló potenciális) - feszültség, amelynél a nulla áramerősségű, azaz egyetlen elektron sem érte el az anódot
8 A fényelektronok maximális sebességének kapcsolata retardáló potenciállal Leírjuk a kinetikus energia tételt, ahol a retardáló mező munkája, és a a fotoelektron kinetikus energiájának változása.
9 A fotoelektromos hatás törvényei 1.Stoletova törvénye: A telített fényáram közvetlenül arányos az incidens fényárammal Alexander Grigorievich Stoletov () orosz fizikus
10 A fotoelektromos hatás törvényei 2. Az adott katód anyag esetében a fotoelektronok maximális kinetikus energiája (tehát a maximális kezdeti sebesség) függ a fény gyakoriságától és független az intenzitásától
A fotoelektromos hatás törvényei 3. Minden anyag esetében a fotoelektromos hatás vörös határa van, azaz olyan minimális fényfrekvencia ν cr, amelynél a fotoelektromos hatás még mindig lehetséges. Egy adott katód anyag esetében a fotoelektromos hatást csak akkor lehet megfigyelni, ha azt fényárammal ν> ν cr ν kr ">
12 A fotoelektromos hatás törvényei A fotoelektromos effektus vörös határának hullámhossza Egy adott katód anyag esetében a fotoelektromos hatást csak akkor lehet megfigyelni, ha a fény hullámhosszúsága λ
13 A fotófehérvörös határvonal λ, nm Cézium 660 Nátrium 500 Zinc372 Silver260 Cézium volfrámon 909
14 A külső fotoelektromos effektus kvantumelmélete A hullámelmélet szempontjából a fotoelektromos hatás megmagyarázhatatlan. A fotoelektromos hatás törvényeinek értelmezése során felmerült nehézségek kétségeket vetettek fel a fény hullámelméletének univerzális alkalmazhatóságával kapcsolatban. Kvantum hipotézis A Planck 1905-ben engedélyezte A. Einstein számára a fotoelektromos effektus kvantumelméleteit, amelyre 1921-ben Nobel-díjat kapott.
Einstein hipotézise Einstein hipotézise: A fény nem csak kibocsátódik, hanem terjed az űrben is, és az anyag elnyeli az elkülönített diszkrét kvantum elektromágneses sugárzás-fotonok formájában. Az elektromágneses sugárzás a fotonok áramlása, amelynek energiája. A foton terjedési sebessége megegyezik a vaku sebességével. Albert Einstein () egy ragyogó fizikus, aki megalapította a modern fizika fejlődését.
16 Einstein egyenlet a fényelektromos hatás a foton beeső energia a katód fogyasztunk az elektron kilépési munkáját egy fém és egy üzenet kibocsátott elektron kinetikus energia. Az energia megőrzésének törvényével: vagy vagy Ezt az egyenletet az Einstein-egyenletnek nevezzük a külső fotoelektromos effektusnak.
17. Az egyenlet Einstein és a kvantumelmélet lehetővé teszi számunkra, hogy ismertesse az első törvény a fotoelektromos hatás: Minden foton elnyelődik csak egy elektront, így a fotoelektronok száma kivenni számának arányában az elnyelt fotonok, azaz arányos az incidens fény intenzitásával.
18 Einstein egyenlet és a kvantumelmélet lehet megmagyarázni a második törvény a fotoelektromos hatás: Ha kellően kis gyakorisággal a kinetikus energia a fotoelektron nullával egyenlő, és leállítja a fényelektromos hatás, azaz A fotoelektromos hatás vörös szegélye csak az elektron elektronfunkciójától függ, pl. az anyag kémiai természetétől és felületének állapotától.
19 Az elektronok munkafunkciója fém fémből, Metal Out, EVA ki. J Kaliy2, 23,5 Lítium 2,33,7 Nátrium 2,54,0 Platinum 6,310,1 Ezüst 4,77,5 Cink 4,06,4
20 Einstein egyenlet és a kvantumelmélet lehetővé teszi számunkra, hogy ismertesse a harmadik törvény a fotoelektromos hatás: A maximális kinetikus energia fotoelektrono a katód anyaga gyakoriságától függ a fény, és nem függ annak intenzitása
21. Az egyenlet Einstein és a kvantumelmélet lehetővé teszi számunkra, hogy ismertesse a negyedik törvény a fotoelektromos hatás: a fotoelektromos hatás nélkül tehetetlenség miatt az energia átvitelét az ütközés egy foton egy elektron szinte azonnali.
22 Multifotóni fotofehérítés Ha egy elektron egyetlen fotontól energiaforrást kap, ezeket az eljárásokat egyetlen fotonnak nevezik. Nagyon nagy fényintenzitás mellett többfoton fotoelektromos hatást figyeltek meg, amelynek során egy fémből kibocsátott elektron vesz energiát N fotonokból (N = 2, 3, 4, 5). A multifoton fotoelektromos effektus Einstein-képformája a következőképpen alakul:
23 kísérleti igazolása a kvantumelmélet az Einstein 1916-Milliken létrehozott egy eszközt, amelynek segítségével a kilépési munkát mért, vizsgált függését a frekvencia fény nagy pontossággal mért elektron töltése, és kísérletileg igazolt kvantumelmélet, a fotoelektromos hatás, és meghatározza a számértéke Planck-állandó. Robert Andrews Milliken () Amerikai fizikus, Nobel-díjas.
24 Az Einstein kvantumelmélet kísérleti ellenőrzése A képletekből következik, hogy a blokkolófeszültség az incidens fényének lineáris függvénye. Az egyenes vonal és az abszcissza tengely metszéspontja megadja a vágási frekvencia értékét. Innen megtalálható az egyenes vonalú meredekség tangensének kimeneti munkája, amely lehetővé teszi a Planck konstans meghatározását
25 Az Einstein kvantumelmélet kísérleti vizsgálata A fotoelektromos hatás tanulmányozásának technikai továbbfejlesztését 1928-ban P.I. Lukirsky és S.S. Prilezhaeva. Lukirsky Petr Ivanovich (), egy szovjet fizikus. Prilezhaev Szergej Sergejevics (), egy szovjet fizikus.
26 Fotóelektromos jelenségek és azok alkalmazása A fotovoltaikus jelenségek széles körben alkalmazzák a technológiát: Sound cinema Television Vision a sötétben
27 féle fotoelektromos függően sorsa elektronok abszorbeált fotonok, három fő típusa fotoelektromos hatás: A fémek - külső PhotoEffect dielektrikumokban és félvezetők - a belső fotoelektromos hatás a fém - félvezető tartomány vagy p-n átmenetet szelep PhotoEffect
28 Fotocellák A sugárzás energiájának elektromos sugárzásáért való átalakítására szolgáló fotoelektromos hatást fotocelláknak hívják. A fotocellák különböző típusok: Vákuum fotocellák Gáz töltött fotocellák Fényképelektron multiplikátorok Fotorezisztorok (fotorezisztorok)
29 A foton tömege A foton energiája Az SRT-ben lévő tömeg és energia közötti kölcsönhatás képletéből kapjuk a foton tömegét, a fotonnak nincs pihentető tömege, vagyis egy foton tömege. a pihentető fotonok nem léteznek
A foton lendülete A foton lendületét és energiáját a reláció kapcsolja akkor a foton lendülete megegyezik vagy Ha a hullámszám be van vezetve, akkor az impulzus iránya egybeesik a fény propagálásának irányával
32 1900-ban Lebedev felfedezte és mérte a szilárd anyagok nyomásának fényét. Lebedev Petr Nikolaevics (), orosz fizikus, az első orosz tudományos fizikusiskola megalkotója
33 A hatás Compton és elméletét 1923-ban, Compton, vizsgálva röntgensugár-szórási különféle anyagokkal, talált szétszórt sugarak, valamint az emissziós hullámhossza az eredeti lambda is tartalmaz egy hosszabb hullámhosszú sugarak λ”. A különbség csak a szög függvénye, és nem függ a λ hullámhossztól és a szóródási anyag természetétől. Compton Arthur Holly (), amerikai fizikus
34 Compton hatás és a Compton-hatás elméletét az úgynevezett rugalmas szórására, rövidhullámú elektromágneses sugárzás (γ - sugárzást, X-ray) a szabad (vagy lazán összekapcsolt) elektronok anyag növekedése kísérte a hullámhosszon.
35 Compton hatás és annak elméleti Compton hatás magyarázható alapján kvantum koncepció: egy folyamat rugalmas ütközés fotonok amelynek a lendület és az energia, a nyugalmi szabad elektron (nyugalmi energia), ahol foton átadja a részét energia és az impulzus megváltoztatja a mozgás irányát (eloszlik ). A foton energiájának csökkenése a szétszórt sugárzás hullámhosszának növekedését is jelenti.
36. A hatás és Compton elméletét Hagyja, hogy a lendület és az energia a szórt foton és elektron korábban nyugalmi szerez egy lendület és az energia tehát a jogszabályok energiamegmaradás és lendület veschestvo- sugárzás rendszer, amely lehet tekinteni izolált. Az energia megőrzésének törvénye A lendület megőrzésének törvénye
37. A hatás és Compton elmélete szerint ez a szám, vagy ((1) Írunk a törvény az energiamegmaradás formájában szakadék a bal és jobb oldalról a eredményezik, illetve Vozvedom bal és jobb oldalán a tér, hogy a változás a get (2)
38. A hatás Compton és az ő elmélete kifejezést (2) levonjuk a kifejezést (1) (2) (1) kap, vagy inkább helyettesíteni eredményeként Tekintettel arra, hogy, és kap, vagy
39. Compton hatás és annak elmélete Változás a foton hullámhossza (Compton képlet), ahol - a hossza a primer monokromatikus sugárzást, - a hullámhossz a szétszórt szögben θ az eredeti irányban a sugárzás.
40 Compton effektus és elmélet következik a képlet egyetértésben a tapasztalat, hogy egyre nagyobb hullámhosszú Compton hatás attól függ, csak a szórási szög θ. Érték az úgynevezett Compton-hullámhossza, a Compton-hullámhossza az elektron egyenlő
41 Compton effektus és elektron elmélet, amely tulajdonképpen Compton szerez egy lendület és az energia E elektron hatása. A mozgási energia a visszarúgás elektron, hiszen következik a törvény az energiamegmaradás, egyenlő a különbség az energia a beeső foton energiája a szórt foton legnagyobb mozgási energiája a visszarúgás elektron szerez
42 A hatás Compton és elméletét Ha az elektronokat szorosan kötődik az atom, a foton cserék energia és az impulzus egy atom, mint egész, valamint a atomtömeg sokkal nagyobb, mint az elektron tömege, az atom át elhanyagolható része a fotonenergia; ebben az esetben, és nem térnek.
43. A hatás Compton és az ő elmélete a Compton hatás figyelhető meg nemcsak az elektronok, hanem más részecskék, például protonok, azonban, mivel proton tömege nagy, a hatás látható csak a szétszórt fotonok nagyon nagy energiákat.
44 hullám-részecske kettősség a fény tanulmányozva jelenségek optikai fizika következtetésre jutott, hogy a fény a elektromágneses hullámok terjedését. mert nevezetesen hullám tulajdonságokat magyarázható olyan jelenségeket, mint diffrakciós interferencia fénynyaláb fényeloszlást
45 hullám-részecske kettősség a fény Másrészt találtak jelenség azzal magyarázható, csak az alapján ábrázolások fény, mint a részecske-patak. Ez olyan jelenségek, mint a hősugárzás nyomás fény fényelektromos hatás Compton hatása
46 hullám-részecske kettősség fejlődésének fényében az elmélet a fénykvantumok vezetett arra a tényre, hogy ezek jöttek létre fogalmai tömegét és impulzusát a foton. A foton impulzus következő összefüggések, amelyek jelzik a kapcsolatot a hullám jellemzői a fény (λ, ν) értékeivel (m, p), egy jellemző a részecske. Ez a kettősség van kifejezve, a kettősség a fény.