Давление света. Реферат давление света


Давление света

Количество просмотров публикации Давление света - 80

Поглощаясь в каком-либо телœе, электромагнитная волна сообщает ему импульс, то есть оказывает давление. Электрическое поле электромагнитной волны возбуждает ток , а магнитное поле действует на частицы, участвующие в токе с силой Лоренца. Единице объёма за единицу времени передается импульс

,

называемый плотностью импульса.

Учитывая, что и что

(7)

Импульс, передаваемый единице площади за единицу времени есть давление

В случае если волна отражается .

Лебедев измерил в 1900 году давление на твердые тела, в 1910 – на газы. Согласился с теорией Максвелла.

Опты показывает, что физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое действие оказывает электрическое поле, в связи с этим под световым вектором принято понимать . Колебания вектора E описываются уравнением:

где Е - проекцияна направление колебаний

А – амплитуда (для непоглощающей среды А = const, - для сферы)

w - циклическая частота колебаний;

k – волновое число ;

r – расстояние, отсчитываемое вдоль направления распределœения световых волн.

Длина волн видимого света в вакууме

Для вакуума .

Скорость распространения в среде и длина волны определяются оптическими свойствами среды, характеризующими абсолютным показателœем преломления . Из (3)’ следует . Для большинства прозрачных сред m=1, (e - значение, измеряемое в быстроперем. полях. .

В среде фазовая скорость , тогда длина волны в среде

Так как в световой волне происходят колебания энергии с очень большой частотой, то под интенсивностью света понимают модуль среднего по времени значения плотности потока энергии в данной точке пространства, то есть

Так как

то. Коэффициент пропорциональности .

;

Линия, вдоль которой распространяется световая энергия, принято называть лучом.

Вектор направлен по касательной к лучу в любой точке пространства и в изотропных средах перпендикулярно волновой поверхности и. В свете, излучаемом обычными источниками света͵ присутствуют колебания всœевозможных направлений, перпендикулярных лучу, такой свет называют естественным. Это происходит потому, что свет излучается отдельными атомами. Один атом излучает за 10-8 с последовательность горбов и впадин длиной ~ 3 м, называемую цуг волн. Много атомов излучают цуги, в которых плоскости колебаний распределœены хаотично. Οʜᴎ, налагаясь друг на друга, образуют световую волну, в которой колебания быстро и беспорядочно сменяют друг друга. Свет, у которого направления колебаний каким-то образом упорядочены, принято называть поляризованным. (В одной плоскости – плоско -поляризованным, в случае если поворачивается и меняется модулю так, что конец описывает эллипс, эллиптически-поляризованный – по кругу).

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, к основным характеристикам света относят понятия: частота͵ длина волны света͵ монохромный и естественный света͵ интенсивность, луч, световой вектор, волновое число и волновой вектор, дисперсионное отношение.

Читайте также

  • - Давление света

    • Давление, производимое светом при нормальном падении, или , где Ee — облученность поверхности; с — скорость электромагнит­ного излучения в вакууме; w — объемная плотность энергии излу­чения; &... [читать подробнее].

  • - Масса и импульс фотона. Давление света.

    Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотонa &... [читать подробнее].

  • - Масса и импульс фотона. Давление света

    Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотона = h . Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии (см. (40.8)): (205.1) Фотон — элементарная... [читать подробнее].

  • - Масса и импульс фотона. Давление света

    Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотона = h . Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии (см. (40.8)): (205.1) Фотон — элементарная... [читать подробнее].

  • - Давление света

    Пусть на прощадку dS падает и поглощается свет. За время dt на площадку dS попадут все фотоны находящиеся в объеме dV=cdtdS. Их число N=ndV =n cdtdS, где n – oбъемная плотность фотонов(число фотонов в единице объема). Эти фотоны передадут площадке импульс dР=pN=(hv/c) n cdtdS и создадут давление ... [читать подробнее].

  • - ДАВЛЕНИЕ СВЕТА

    Явление давления света было открыто Лебедевым в 1900г на твердых веществах и в 1907-1908гг на газах. Установка для наблюдения и измерения давления света на твердых веществах представляет собой следующую конструкцию на сверхчувствительных крутильных весах. Подвижная часть... [читать подробнее].

  • - Давление света.

    Выражение для давления, производимого светом на освещаемую поверхность, можно получить на основе представления света потоком фотонов. Фотон обладает импульсом. При падении его на поверхность тела он может передать импульс этому телу, т.е. оказать давление на эту... [читать подробнее].

  • - Давление света.

    Максвелл теоретически показал, что электромагнитные волны должны производить давление на встречающиеся на их пути тела. Опр. 26.1. Давление света –механическое действие, производимое электромагнитными волнами при падении на какую-либо поверхность. где объемная... [читать подробнее].

  • - Давление света

    Среди различных действий света на вещество давление света играет весьма видную роль. Оно имеет большое значение в развитии электромагнитной теории света, представляет значительный интерес с общей философской точки зрения на при­роду света и имеет важные космические... [читать подробнее].

  • - Давление света — Поток фотонов (свет), который при соударении с поверхностью оказывает давление.

    Поток фотонов, падающие на поглощающую поверхность : Поток фотонов, падающие на зеркальную поверхность : Поток фотонов, падающие на поверхность : Яндекс.Директ Он-лайн занятия малышей в группе.Развиваем интеллект детей от 0 до 6 лет: эксперты, программа,... [читать подробнее].

  • referatwork.ru

    A. Давление света — PhysBook

    Давление света. Опыты П.Н.Лебедева

    Давлением света называется давление, которое производят электромагнитные световые волны, падающие на поверхность какого-либо тела. Существование давления было предсказано Дж. Максвеллом в его электромагнитной теории света.

    Если, например, электромагнитная волна падает на металл (рис. 19.9), то под действием электрического поля волны с напряженностью \(\vec E\) электроны поверхностного слоя металла будут двигаться в направлении, противоположном вектору \(\vec E,\) со скоростью \(\vec \upsilon = const.\) Магнитное поле волны с индукцией \(~В\) действует на движущиеся электроны с силой Лоренца FЛ в направлении, перпендикулярном поверхности металла (согласно правилу левой руки). Давление р, оказываемое волной на поверхность металла, можно рассчитать как отношение равнодействующей сил Лоренца, действующих на свободные электроны в поверхностном слое металла, к площади поверхности металла:

    \(p = \dfrac{ \sum_{n=1}^n \vec F_{iL} }{S}.\)

    На основании электромагнитной теории Максвелл получил формулу для светового давления. С ее помощью он рассчитал давление солнечного света в яркий полдень на абсолютно черное тело, расположенное перпендикулярно солнечным лучам. Это давление оказалось равным 4,6 мкПа:

    \(~p = (1 + \rho)\dfrac{J}{c}.\)

    где J — интенсивность света, \(~\rho\) — коэффициент отражения света (см. § 16.3), с — скорость света в вакууме. Для зеркальных поверхностей \(~\rho = 1,\) при полном поглощении (для абсолютно черного тела) \(~\rho = 0\)

    С точки зрения квантовой теории, давление является следствием того, что у фотона имеется импульс \(p_f = \dfrac{h \nu}{c}.\) Пусть свет падает перпендикулярно поверхности тела и за 1 с на 1 м2 поверхности падает N фотонов. Часть из них поглотится поверхностью тела (неупругое соударение), и каждый из поглощенных фотонов передает этой поверхности свой импульс \(p_f = \dfrac{h \nu}{c}.\) Часть же фотонов отразится (упругое соударение). Отраженный фотон полетит от поверхности в противоположном направлении. Полный импульс, переданный поверхности отраженным фотоном, будет равен

    \(\Delta p_f = p_f - (-p_f) = 2p_f = 2\dfrac{h \nu}{c}.\)

    Давление света на поверхность будет равно импульсу, который передают за 1 с все N фотонов, падающих на 1 м2 поверхности тела (\(F\Delta t=\Delta p \Rightarrow F=\frac{\Delta p}{\Delta t}; p = \frac{F}{S}=\frac{\Delta p}{S\Delta t}\)). Если \(~\rho\) — коэффициент отражения света от произвольной поверхности, \(k\) — коэффициент пропускания света, то \(~\rho \cdot N\) — это число отраженных фотонов, а \(~(1 - k - \rho)N\) — число поглощенных фотонов. Следовательно, давление света

    \(p = 2 \rho N \dfrac{h \nu}{c}+(1-k-\rho)N\dfrac{h \nu}{c} = (1 - k + \rho) N \dfrac{h \nu}{c}.\)

    Произведение представляет собой энергию всех фотонов, падающих на 1 м2 поверхности за 1 с. Это есть интенсивность света (поверхностная плотность потока излучения падающего света):

    \(Nh\nu = \dfrac{W}{S \cdot t} = I.\)

    Таким образом, давление света \(p = (1 - k + \rho)\dfrac{I}{c}.\)

    Предсказанное Максвеллом световое давление было экспериментально обнаружено и измерено русским физиком П. Н. Лебедевым. В 1900 г. он измерил давление света на твердые тела, а в 1907—1910 гг. — давление света на газы.

    Прибор, созданный Лебедевым для измерения давления света, представлял собой очень чувствительный крутильный динамометр (крутильные весы). Его подвижной частью являлась подвешенная на тонкой кварневой нити легкая рамка с укрепленными на ней крылышками — светлыми и черными дисками толщиной до 0,01 мм. Крылышки делали из металлической фольги (рис. 19.10). Рамка была подвешена внутри сосуда, из которого откачали воздух.

    Свет, падая на крылышки, оказывал на светлые и черные диски разное давление. В результате на рамку действовал вращающий момент, который закручивал нить подвеса. По углу закручивания нити определялось давление света.

    Трудности измерения светового давления вызывались его исключительно малым значением и существованием явлений, сильно влияющих на точность измерений. К их числу относилась невозможность полностью откачать воздух из сосуда, что приводило к возникновению так называемого радиометрического эффекта.

    Сущность этого явления в следующем. Сторона крылышек, обращенная к источнику света, нагревается сильнее противоположной стороны. Поэтому  молекулы воздуха, отражающиеся от более нагретой стороны, передают крылышку больший импульс, чем молекулы, отражающиеся от менее нагретой стороны. Так появляется дополнительный вращающий момент.

    Схема установки Лебедева для измерения давления света на газы изображена на рисунке 19.11. Свет, проходящий сквозь стеклянную стенку А, действует на газ, заключенный в цилиндрическом канале В. Под давлением света газ из канала В перетекает в сообщающийся с ним канал С. В канале С находится легкий подвижный поршень D, подвешенный на тонкой упругой нити Е, перпендикулярной плоскости чертежа. Световое давление рассчитывалось по углу закручивания нити.

    Хотя световое давление очень мало в обычных условиях, его действие, тем не менее, может оказаться существенным в других условиях. Внутри звезд при температуре в несколько десятков миллионов кельвин давление электромагнитного излучения должно достигать громадного значения. Силы светового давления наряду с гравитационными силами играют существенную роль в процессах, происходящих внутри звезд.

    https://www.youtube.com/watch?v=pP1bXQbRUx8 Посмотреть видео Опыт Лебедева (давление света)

    Литература

    Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 564-566.

    www.physbook.ru

    Давление света.

    Радио Давление света.

    Количество просмотров публикации Давление света. - 130

     Наименование параметра  Значение
    Тема статьи: Давление света.
    Рубрика (тематическая категория) Радио

    Максвелл теоретически показал, что электромагнитные волны должны производить давление на встречающиеся на их пути тела.

    Опр. Размещено на реф.рф26.1. Давление света –механическое действие, производимое электромагнитными волнами при падении на какую-либо поверхность.

    где объемная плотность энергии электромагнитного поля волны, коэффициент отражения, угол между направлением распространения волны и внутренней нормалью к поверхности тела (угол падения)

    Согласно электромагнитной теории света͵ давление света объясняется возникновением механических сил, действующих на электроны, находящиеся на поверхности освещаемого тела, со стороны электрической и магнитной компонент поля световой волны. Электрическое поле световой волны вызывает колебания заряда в поверхностном слое тела. Магнитное поле действует на эти заряды с лоренцовой силой, направление которой совпадает с направлением вектора Пойнтинга световой волны. Величина давления света͵ оказываемого на некоторую поверхность нормально падающим на нее параллельным пучком света͵ определяется абсолютной величиной вектора Пойнтинга.

    , (5.5)

    гдеэнергия электромагнитного излучения, коэффициент отражения света от по­верхности.

    Для абсолютно поглощающего (абсолютно черного) тела и . Для абсолютно отражающего тела и .

    Экспериментальное доказательство существования светового давления на твердые тела и газы дано в опытах П.Н.Лебедева, сыгравших большую роль в утверждении теории Максвелла.

    Лекция 2.

    Давление света. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Давление света." 2014, 2015.

    Читайте также

  • - Давление света

    • Давление, производимое светом при нормальном падении, или , где Ee — облученность поверхности; с — скорость электромагнит­ного излучения в вакууме; w — объемная плотность энергии излу­чения; &... [читать подробнее].

  • - Масса и импульс фотона. Давление света.

    Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотонa &... [читать подробнее].

  • - Масса и импульс фотона. Давление света

    Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотона = h . Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии (см. (40.8)): (205.1) Фотон — элементарная... [читать подробнее].

  • - Масса и импульс фотона. Давление света

    Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотона = h . Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии (см. (40.8)): (205.1) Фотон — элементарная... [читать подробнее].

  • - Давление света

    Пусть на прощадку dS падает и поглощается свет. За время dt на площадку dS попадут все фотоны находящиеся в объеме dV=cdtdS. Их число N=ndV =n cdtdS, где n – oбъемная плотность фотонов(число фотонов в единице объема). Эти фотоны передадут площадке импульс dР=pN=(hv/c) n cdtdS и создадут давление ... [читать подробнее].

  • - ДАВЛЕНИЕ СВЕТА

    Явление давления света было открыто Лебедевым в 1900г на твердых веществах и в 1907-1908гг на газах. Установка для наблюдения и измерения давления света на твердых веществах представляет собой следующую конструкцию на сверхчувствительных крутильных весах. Подвижная часть... [читать подробнее].

  • - Давление света.

    Выражение для давления, производимого светом на освещаемую поверхность, можно получить на основе представления света потоком фотонов. Фотон обладает импульсом. При падении его на поверхность тела он может передать импульс этому телу, т.е. оказать давление на эту... [читать подробнее].

  • - Давление света

    Среди различных действий света на вещество давление света играет весьма видную роль. Оно имеет большое значение в развитии электромагнитной теории света, представляет значительный интерес с общей философской точки зрения на при­роду света и имеет важные космические... [читать подробнее].

  • - Давление света

    Поглощаясь в каком-либо теле, электромагнитная волна сообщает ему импульс, то есть оказывает давление. Электрическое поле электромагнитной волны возбуждает ток , а магнитное поле действует на частицы, участвующие в токе с силой Лоренца. Единице объема за единицу... [читать подробнее].

  • - Давление света — Поток фотонов (свет), который при соударении с поверхностью оказывает давление.

    Поток фотонов, падающие на поглощающую поверхность : Поток фотонов, падающие на зеркальную поверхность : Поток фотонов, падающие на поверхность : Яндекс.Директ Он-лайн занятия малышей в группе.Развиваем интеллект детей от 0 до 6 лет: эксперты, программа,... [читать подробнее].

  • referatwork.ru

    Давление света

    48. Элементы квантовой оптики. Энергия, масса и импульс фотона. Вывод формулы давления света на основе квантовых представлений о природе света.

    Таким образом, распространение света следует рассматривать не как непрерывный волновой про-

    цесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных частиц, движущихся со скоростью с распространения света в вакууме. Впоследствии (в 1926 г.) эти частицы получили название фотонов.Фотоны обладают всеми свойствами частицы (корпускулы).

    Развитие гипотезы Планка привело к созданию представлений о квантовых свойствах света. Кванты света получили название фотонов. Согласно закону пропорциональности массы и энергии и гипотезе Планка, энергия фотона определяется по формулам

    .

    Приравнивая правые части этих уравнений, получим выражение для массы фотона

    ,

    или с учетом, что ,

    .

    Импульс фотона определяется по формулам:

    Масса покоя фотона равна нулю. Квант электромагнитного излучения существует только распространяясь со скоростью света, обладая при этом конечными значениями энергии и импульса. В монохроматическом свете с частотой ν все фотоны имеют одинаковую энергию, импульс и массу.

    Световое излучение может передавать свою энергию телу в виде механического давления.

    Он доказал, что свет, полностью поглощенный зачерненной пластинкой, оказывает на нее силовое воздействие. Световое давление проявляется в том, что на освещаемую поверхность тела в направлении распространения света действует распределенная сила, пропорциональная плотности световой энергии и зависящая от оптических свойств поверхности.

    В итоге применения к оптическим измерениям Лебедева законов механики получено чрезвычайно важное соотношение, показавшее, что энергия всегда эквивалентна массе. Впервые Эйнштейн указал, что уравнение mc2 =E универсально и должно быть справедливым для любых видов энергии.

    Объяснить это явление можно с позиций как волновых, так и корпускулярных представлений о природе света. В первом случае это результат взаимодействия электрического тока, наведенного в теле электрическим полем световой волны, с ее магнитным полем по закону Ампера. Периодически меняющиеся в пространстве и во времени электрическое и магнитное поля световой волны при взаимодействии с поверхностью вещества оказывают силовое воздействие на электроны атомов вещества. Электрическое поле волны заставляет электроны совершать колебания. Сила Лоренца со стороны магнитного поля волны направлена вдоль направления распространения волны и представляет собой силу светового давления. Квантовая теория объясняет давление света тем, что фотоны обладают определенным импульсом и при взаимодействии с веществом они передают часть импульса частицам вещества, оказывая тем самым давление на его поверхность (можно провести аналогию с ударами молекул о стенку сосуда, при которых импульс, передаваемый стенке, определяет давление газа в сосуде).

    При поглощении фотоны передают свой импульс телу, с которым взаимодействуют. Это и является причиной давления света.

    Определим давление света на поверхность, используя квантовую теорию излучения.

    Пусть перпендикулярно некоторой поверхности падает излучение с частотой ν (рис.5). Пусть это излучение, состоящие изN фотонов, падает на поверхность пло-

    щади ∆S в течение времени∆t. Поверхностью поглощаетсяN1 фотонов, а отражает-

    ся N2, т.е.N = N1 + N2.

     

    Продолжение 48

     

    Каждый поглощенный фотон (неупругий удар) передает поверхности импульс

    , а каждый от-

    раженный фотон (упругий удар) передает ей импульс

     

    . Тогда все падающие фотоны переда-

     

    дут импульс, равный

     

     

     

     

     

     

     

     

    При этом свет будет действовать на поверхность с силой

     

    ,

     

     

     

    т.е. оказывать давление

    .

     

     

    Умножим и разделим правую часть этого равенства на N, получим

    Окончательно

    ,

    где – энергия всех N фотонов, падающих на единицу площади в единицу времени, размер-

    ность ;– коэффициент отражения.

    Для черной поверхности ρ = 0 и давление будет равно.

    представляет собой объемную плотность энергии, размерность ее.

    Тогда концентрация n фотонов в пучке, падающем на поверхность, будет

    .

    Подставляя в уравнение для давления света (2.2), получаем

    Давление, производимое светом при падении на плоскую поверхность можно вычислить по формуле

    где Ее- интенсивность облучения поверхности (или освещенность), с - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме,α, - доля падающей энергии, поглощаемая телом (коэффициент поглоще-

    ния), ρ - доля падающей энергии, отражаемая телом (коэффициент отражения),θ - угол между направлением излучения и нормалью к облучаемой поверхности. Если тело не является прозрачным, то есть, все

    падающее излучение отражается и поглощается, то α+ρ=1.

    49 Элементы квантовой оптики. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновойдуализм света (излучения).

    3) Корпускулярноволновой дуализм электромагнитного излучения

    Итак, изучение теплового излучения, фотоэффекта, эффекта Комптона показало, что электромагнитное излучение (в частности, свет), обладает всеми свойствами частицы (корпускулы). Однако большая группа оптических явлений - интерференция, дифракция, поляризация свидетельствует о волновых свойствах электромагнитного излучения, в частности, света.

    Что же представляет собой свет - непрерывные электромагнитные волны, излучаемые источником или поток дискретных фотонов, беспорядочно для электромагнитной волны, не исключают свойств дискретности, характерных для фотонов.

    Свет (электромагнитное излучение) одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. В этом заключается корпускулярно-волновойдуализм (двойственность) электромагнитного излучения.

    2)ЭффектКомптона Заключается в увеличении длины волны рентгеновского излучения при его рассеянии веществом. Изменение длины волны

    = к(1-cos)=2кsin2( /2),(9) '

    где к=h/(mc) - комптоновская длина волны, m - масса покоя элек-

    трона. к=2.43*10-12 м=0.0243 A(1 A=10-10 м).

    Все особенности эффекта Комптона удалось объяснить, рассматривая рассеяние как процесс упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами, при котором соблюдается закон сохранения энергии и закон сохранения импульса.

    Согласно (9) изменение длины волны зависит только от угла рассеяния и не зависит ни от длины волны рентгеновского излучения, ни от вида вещества.

    1)Элементы квантовой оптики. Фотоны, энергия, масса и импульс фотона

    Чтобы объяснить распределение энергии в спектре теплового излучения Планк допустил, что электромагнитные волны испускаются порциями (квантами). Эйнштейн в 1905 г. пришел к выводу, что излучение не только испускается, но и распространяется и поглощается в виде квантов. Этот вывод позволил объяснить все экспериментальные факты (фотоэффект, эффект Комптона, и др.), которые не могла объяснить классическая электродинамика, исходившая из волновых представлений о свойствах излучения. Таким образом, распространение света следует рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных частиц, движущихся со скоростью сраспространения света в вакууме. Впоследствии (в 1926 г.) эти частицы получили название фотонов. Фотоны обладают всеми свойствами частицы (корпускулы).

    1. Энергия фотона

     

     

     

    =hv=

    ,(1)

    где h=6.6*10

    -34

    Дж*с - постоянная Планка, =h/2

    -34

     

    =Дж1.055*10с также постоянная План-

    ка,

    - круговая=2 v частота.

     

    В механике есть имеющая размерность "энергия

    о-время"

    тому постоянную Планка иногда называют квантом действия. Размерность , совпадает, например, с размерностью момента импульса(L=r mv).

    Как следует из (1) энергия фотона увеличивается с ростом частоты (или с уменьшением длины волны),

    и, например, фотон фиолетового света (

    имеет=0.38большуюмкм) энергию, чем фотон красного све-

    та (

    =0.77 мкм).

     

    2. Масса фотона определяется исходя из закона о взаимосвязи массы и энергии (Е=mc2)

    (2)

    3.Импульс фотона. Для любой релятивиской частицы энергия ее Поскольку у фотонаm0=0, то импульс фотона

    т.е. длина волны обратно пропорциональна импульсу

    50. Ядерная модель атома по Резерфорду. Спектр атома водорода. Обобщенная формула Бальмера. Спектральные серии атома водорода. Понятие терма.

    1)Резерфорд предложил ядерную модель атома. Согласно этой модели атом состоит из положительного ядра, имеющего заряд Zе (Z - порядковый номер элемента в таблице Менделеева, е - элементарный заряд), размер 10-5 -10-4 А (1А= 10-10 м) и массу практически равную массе атома. Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Так как атомы нейтральны, то вокруг ядра должно вращаться Z электронов, суммарный заряд которых - Zе. Размеры атома определяются размерами внешних орбит электронов и составляют порядка единиц А.

    Масса электронов составляет очень малую долю массы ядра (для водорода 0,054%, для остальных элементов менее 0,03%). Понятие " размер электрона" не удается сформулировать непротиворечиво, хотя ro 10-3 А называют классическим радиусом электрона. Итак, ядро атома занимает ничтожную часть объема атома и в нем сосредоточена практически вся ( 99,95%) масса атома. Если бы ядра атомов располагались вплотную друг к другу, то земной шар имел бы радиус 200 м а не 6400 км (плотность вещества

    атомных ядер 1,8

    17

    3

    кг10/м )

    2) Линейчатый спектр атома водорода

    Спектр излучения атомарного водорода состоит из отдельных спектральных линий, которые располагаются в определенном порядке. В 1885 г. Бальмер установил, что длины волн (или частоты) этих линий могут быть представлены формулой.

    , (9)

    где R =1,0974 7 м-1 - называется также постоянной Ридберга.

    10

    На рис. 1 изображена схема энергeтических уровней атома водорода, расчитанных согласно (6) при z=1.

    При переходе электрона с более высоких энергетических уровней на уровень n = 1 возникает ультрофиолетовое излучение или излучение серии Лаймана (СЛ).

    Когда электроны переходя на уровень n = 2 возникает видимое излучение или излучение серии Бальмера (СБ).

    При переходе электронов с более высоких уровней на уровень n =

    3 возникает инфракрасное излучение, или излучение серии Пашена (СП) и т.д.

    Частоты или длины волн, возникающего при этом излучения, определяются по формулам (8) или (9) при m=1 - для серии Лаймана, приm=2 - для серии Бальмера и приm = 3 - для серии Пашена. Энергия фотонов определяется по формуле (7), которую с учетом (6) можно привести для водородоподобных атомов к виду :

    эВ(10)

    50 продолжение

    3)

    4) Спектральные серии водорода — наборспектральных серий, составляющих спектр атомаводорода. Поскольку водород — наиболее простойатом, его спектральные серии наиболее изучены. Они хорошо подчиняютсяформуле Ридберга:

    ,

    где R = 109 677 см−1 —постоянная Ридберга для водорода,n′ — основной уровень серии. Спектральные линии, возникающие при переходах на основной энергетический уровень,

    называютсярезонансными, все остальные —субординатными.

    Серия Лаймана

    Открыта Т. Лайманом[en] в 1906 году. Все линии серии находятся в ультрафиолетовом диапазоне. Серия соответствует формуле Ридберга приn′ = 1 иn = 2, 3, 4,

    Серия Бальмера

    Открыта И. Я. Бальмером в 1885 году. Первые четыре линии серии находятся в видимом диапазоне. Серия соответствует формуле Ридберга приn′ = 2 иn = 3, 4, 5

    5) Спектра́льный терм или электро́нный терм атома, молекулы или иона — конфигу-

    рация (состояние) электронной подсистемы, определяющая энергетический уровень. Иногда под словом терм понимают собственно энергию данного уровня. Переходы между термами определяютспектры испускания и поглощения электромагнитного излучения.

    Термы атома принято обозначать заглавными буквами S,P,D,F и т. д., соответствующими значению квантового числаорбитального углового момента L=0, 1, 2, 3 и т. д. Квантовое число полного углового моментаJ дается индексом справа внизу. Малой цифрой вверху слева обозначается кратность (мультиплетность) терма. Например, ²P3/2 — дублет Р. Иногда (как правило, для одноэлектронных атомов и ионов) впереди символа терма указываютглавное квантовое число (например, 2²S1/2).

    studfiles.net

    Корпускулярно-волновой дуализм

    Две теории:

    Ньютона

    Гюйгенса

    Свет – корпускулы.

    Свет – волна.

    Прямолинейное распространение света.

    Пересекаясь, волны не взаимодействуют

    Преломление, интерференция, дифракция.

    Конец XIX в.: фотоэффект и эффект Комптоиа подтвердили теорию Ньютона, а явления дифракции, интерференции света подтвердили теорию Гюйгенса.

    Таким образом, многие физики в начале XX в. пришли к выводу, что свет обладает двумя свойствами:

    1. При распространении он проявляет волновые свойства.

    2. При взаимодействии с веществом проявляеткорпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам.

    Подтверждается закон диалектики – закон природы: количество переходит в качество. Чем больше ν, тем ярче выражены квантовые свойства света и менее – волновые.

    Итак, всякому излучению присущи одновременно волновые и квантовые свойства. Поэтому то, как проявляет себя фотон – как волна или как частица,– зависит от характера проводимого над ним исследования.

    ОК-29

    Фотоэлементы и их применение

    Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами.

    Внешний фотоэффект

    Испускание электронов с поверхности металлов под действием света.

    А – анод; К – катод светочувствительный; О – окошко для доступа света.

    Достоинства фотоэлемента: безынерциальность, фоготок I пропорционален световому потоку Ф.

    Недостатки фотоэлемента: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, не используется в цепях переменного тока.

    Применение в технике

    1. Кино: воспроизведение звука.

    2. Фототелеграф, фототелефон.

    3. Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности.

    4. Управление производствен­ными процессами.

    Ф – фотоэлемент; У – усилитель; Р – электромагнитное реле; К–катушка; Я – якорь.

    Внутренний фотоэффект

    Изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.

    Фоторезистор– устройство, сопротивление которого зависит от освещенности.

    Используется при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока

    Вентильный фотоэффект

    Возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников.

    Используется в солнечныхбатареях, которые имеют КПД 12–16% и применяются в искусственных спутниках Земли, при получении энергии в пустыне

    Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии hν полупроводником освобождается дополнительная пара носиюлей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырка – в сторону полупроводников р-типа, а электрон – в сторону полупроводников n-типа.

    В результате образуется в полупроводнике n-гипа избыток свободных электронов, а в полупроводнике р-типа – избыток дырок. Возникает разность потенциалов.

    Давление света

    В 1873 г. Дж. Максвелл, исходя из представлении об электромагнитной природе свеча, пришел к выводу: свет должен оказывать давление на препятствие.

    Квантовая теории свеча объясняет световое давление как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества. Пусть на поверхность абсолютно черного тела площадьюSперпендикулярно к ней ежесекундно падаетNфотонов:. Каждый фотон обладает импульсом.

    Полный импульс, получаемый поверхностью тела, равен .

    Световое давление:.

    Это давление оказалось ~4∙10−6 Па.

    Предсказание Дж.Максвеллом существования светового давления было экспериментально подтверждено П.Н.Лебедевым, который в 1900 г. измерил давление света на твердые тела, используя чувствительные крутильные весы. Теория и эксперимент совпали.

    Опыты П. Н. Лебедева – экспериментальное доказательство факта: фотоны обладают импульсом.

    Химическое действие света

    Под действием света могут происходить следующие процессы: присоединение атомов к молекулам, диссоциация, фотохимическая реакция, реакция синтеза.

    Фотосинтез – процесс образования углеводов под действием света с выделением кислорода растениями и некоторыми микроорганизмами. Обеспечивает круговорот кислорода в природе.

    Фотохимическая реакция разложения бромистого серебра AgBr составляет основу фотографии.

    Процесс получения фотографии

    Процесс получения фотоснимка состоит из четырех операций: фотосъемки, проявления фотопленки, ее закрепления (фиксирования) и фотопечати.

    Фотосъемка – получение действительного изображения объекта в светочувствительном слое (эмульсия) фотопленки.

    Фотоэмульсия: желатин, мелкие зерна AgBr. Квант энергии hν отрывает электроны от некоторых ионов брома, которые захватываются ионами серебра. В зернах AgBr образуются нейтральные атомы, количество которых пропорционально освещенности пленки. Эти атомы образуют скрытое изображение объекта съемки.

    Проявление фотопленки: проявитель гидрохинон или метон восстанавливает бромистое серебро в свободное металлическое серебро.

    В процессе закрепления в растворе тиосульфата натрия Na2S2O3 происходит удаление из фотослоя всех светочувствительпых черен солей серебра, не \/гпевших разложиться. Закрепление завершается промывкой пленки в воде.

    Фотопечать– перенос изображения с фотопленки на светочувствительную фотобумагу.

    Негативное изображение с фотопленки проецируют на фотобумагу, где образуется скрытое позитивное изображение. Затем эту фотобумагу с изображением проявляют, фиксируют, промывают, сушат и получают фотографию объекта.

    studfiles.net


    Смотрите также