Вопрос 52. Фотоэффект. Законы Столетова. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Фотоэффект – явление вырывания электронов с поверхности металла под действием УФ излучения.

В результате исследований, проведенных Столетовым были выявлены следующие закономерности:

1) Максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности света, падающего на катод, а зависит от его частоты.

2) При определенном напряжении между катодом и анодом фототок достигает максимального значения и далее с увеличением напряжения не растет.

Столетов получил ряд Вольт-Амперных характеристик:

Ф3>Ф2>Ф1 – интенсивность светового потока.

В независимости от интенсивности подающего излучения Ф – величина, запирающая напряжение при котором F_T=0 всегда одна и та же.

При определенном значении направлении силы тока достигает максимального значения, т.е. насыщения и это может означать, что абсолютно все электроны вырваны с поверхности металла. С помощью законов сохранения, Эйнштейн попытался и успешно объяснил явление фотоэффекта. он предположил, что фотон, несущий квант энергии, сталкивается с условно неподвижным электроном на поверхности металла и отдает свою силу как при упругом столкновении, этой энергии вырывает с поверхности металла электрон, а другая часть расходуется на получение им кинетической энергии.

hγ=A_выхода +mv²/2 – уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

γ – минимальная частота, при которой еще фотоэффект не наблюдается.

 

Вопрос 53. Эффект Комптона.

Корпускулярно-волновой дуализм – дано положение говорит о двойственной природе света. С одной стороны свет является электромагнитной волной и обладает всеми свойствами, волн, а с другой стороны свет представляет собой поток фотонов, несущих энергию (фотоэффект, давление света).

Ярчайшим подтверждением двойственной природы света является эффект Комптона, показывающий экспериментально, что при рассеивании рентгеновских лучей, свет ведет себя двояко. Одна часть лучей проходит без изменений, а другая часть рассеивается в соответствии со значениями упругого столкновения двух частиц фотона и электрона.

Результат опыта состоит в том, что часть рентгеновского излучения проходит через вещество без изменений, а часть рассеивается с изменением длины волны. Это изменение зависит от длины волны падающего излучения и от природы рассеивающего вещества.

∆λ=λ’-λ

∆λ=λc(1-cosα), где λc=h/m0c=2.43*10^-12м – комптоновская длина волны электрона.

Объяснить этот эффект можно с точки зрения дуализма света, с одной стороны свет проявляет свойства волны и дифрагирует внутри вещества, выходя из него без изменений, с другой стороны, свет проявляет свойства частиц, которые при упругом столкновении с электронами отдают им часть своей энергии и отклоняются ри этом на определенный угол.

 

Вопрос 54. Закономерности в атомных спектрах. Обобщенная формула Бальмера.

где m имеет в каждой серии постоянное значение (1,2,3,4,5,6), n принимает целочисленные значения начиная с m+1 (определяет отдельные линии этой серии).

Исследования спектров показали, что каждому газу присущ определенный линейный спектр, состоящий из отдельных спектральных линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным является спектр излучения наиболее простого атома – водорода.

Спектральные линии, отличающиеся различными значениями n, образуют группу или серию линий, называемых серией Бальмера. С увеличением n линии серии сближаются, значение n=∞ определяет границу серии, к которой со стороны больших частот примыкает спектр.

Вопрос 55. Планетарная модель атома Резерфорда.

Модель Резерфорда предложена 1911г. Суть состоит в следующем: вся масса и весь положительный заряд сосредоточены в атомном ядре очень малого размера, вокруг ядра движутся отрицательные электроны, заряд ядра равен заряду электронов, т.е. атом электронейтрален.

Однако, электрон двигаясь вокруг ядра, теряет некоторую часть своей энергии и со временем, израсходовав ее всю, должен упасть на ядро, по мере приближения электрона к ядру, его скорость должна возрастать, при этом увеличивается частота его вращения и соответственно спектр излучения атома должен быть сплошным.

Оказалось, что атомы имеют ленейчатый спектр, который можно распределить по сериям, и линии одной серии связаны между собой закономерностью:

γ=R*Z²(1/n²-1/m²), где Z –зарядовое число ядра атома, R-const (Постоянная Ридберга), m и n – целочисленные значения.

 

Вопрос 56. Постулаты Бора.

Линейчатый характер спектра говорит о том, что атом видимо излучает или поглощает энергию не непрерывно, а определенными порциями – квантами. В 1913г Бор, исходя из представлений о дискретности, изучил и усовершенствовал модель Резерфорда создав квантовую модель атомов, которая базируется на двух постулатах Бора:

1) Атом устойчив только в состояниях, соответствующих дискретным значениям энергии, при этом должно выполняться условие квантования орбит: mvr= nh/2π

2) Переход атома из одного состояния в другое сопровождается поглощением или излучением квантом энергии, определяемого условием частот

h γ= W1-W2

γ=(W1-W2)/h – правило частот Бора.