Фотоэффект — испускание электронов веществом при поглощении им квантов электромагнитного излучения (фотонов)

Физика ПК-33

 Тема: Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.

Гипотеза Планка о квантах. Фотоэффект. Фотон.

Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Корпускулярно-волновой дуализм.

Гипотеза Планка о квантах

Гипотеза Планка — предположение, что атомы испускают электромагнитную энергию (свет) не непрерывно, а отдельными порциями — квантами.

Энергия каждой порции пропорциональна частоте излучения:

E=hν,

где h=6.63·10−34 Дж·с — постоянная Планка, ν — частота света.

Постоянная Планка (квант действия) — фундаментальная физическая константа. Введена М. Планком в 1900 г. Наиболее точное значение постоянной Планка h=6.626176(36)·10⁻³⁴ Дж·с. Чаще пользуются постоянной h= = 1.0545887(57)·10⁻³⁴ Дж·с,  также называемой постоянной Планка.

— это вторая из простых великих формул физики (первая — формула Эйнштейна, связывающая энергию покоя тела с его массой). После открытия Планка начала развиваться квантовая теория.

Фотоны. Энергия и импульс фотона

Фотон (обозначение — γ) — элементарная частица, квант электромагнитного поля.

Развивая идею Планка об излучении электромагнитных волн квантами, А.Эйнштейн ввел гипотезу, согласно которой электромагнитное излучение само состоит из таких квантов, позднее названных фотонами.

Это свойство света было названо корпускулярным.

Масса покоя фотона равна нулю, следовательно, согласно СТО скорость его равна скорости света с, а энергия:

  E= hν = , Дж

Е- энергия кванта света, Дж

h= 6.6310⁻³⁴ Дж·с- постоянная Планка

с = 3· 10⁸  – скорость света

ν – частота света, Гц                ν =  

- длина световой волны, м

Из E= hν =  = pc  находим выражение для импульса   фотона

р = , или кг ·

 

Импульс фотона направлен по световому лучу. Чем больше частота, тем больше энергия и импульс фотона и тем отчетливее выражены корпускулярные свойства света.

Фотоэффект

Фотоэффект — испускание электронов веществом при поглощении им квантов электромагнитного излучения (фотонов).

Фотоэффект был открыт в 1887 г. Г. Герцем, который установил, что длина искры в разряднике увеличивается при попадании на его металлические электроды света от искры второго разрядника. Первые исследования фотоэффекта были выполнены русским ученым А. Г. Столетовым (1888 г.). Ф. Ленард и Дж. Томсон (1889 г.) доказали, что при фотоэффекте испускаются электроны.