Kwantik fizik: pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè

Èske w te janm te panse sou sa ki konstitiye an reyalite fenomèn limyè anpil? Pou egzanp, pran efè nan photo-électrique, vag chalè, pwosesis fotochimik ak renmen an - tout pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè. Si yo pa t 'janm dekouvri, syantis travay pa ta yo te deplase soti nan pwen an mouri, an reyalite, menm jan tou syantifik ak teknik pwogrè. Etidye seksyon yo nan optik pwopòsyon, ki se endisosyableman lye ak branch nan menm nan fizik.

pwopriyete Kwantik nan limyè: yon definisyon

Jiska dènyèman, rèv la vle klè ak complète de sa a fenomèn optik pa t 'kapab bay. Yo avèk siksè itilize nan syans ak lavi chak jou, sou baz sa a yo bati pa sèlman fòmil la men pwoblèm nan antye nan fizik. Fòmile yon desizyon final ka jwenn sèlman nan men syantis modèn ki adisyone moute aktivite yo ki te chèf anvan li yo. Kidonk, pwopriyete yo pwopòsyon vag nan limyè ak - yon konsekans karakteristik yo ki nan polueur li yo, atòm kisa yo elektwon. Kwantik (oswa fotonik) se ki te fòme akòz lefèt ke yon elèktron bwote al rete nan pi ba nivo enèji, enben, génération pulsasyon yo elektwo-mayetik.

premye obsèvasyon ki fèt yo optik

XIX столетии. sipozisyon an sou prezans nan pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè parèt nan syèk la XIX. Syantis yo te dekouvri ak dilijans fenomèn tankou diffraction, entèferans ak polarization. Avèk èd yo, yo te teyori a vag elektwomayetik nan limyè sòti. Li te baze sou akselerasyon an nan mouvman an nan elektwon pandan Vibration yo nan kò a. Kòm yon rezilta, koule, ki te swiv pa vag nan limyè parèt dèyè l '. te ipotèz Otè a premye a sou sijè sa a fòme Anglè D. Rayleigh la. Li se konsidere kòm yon sistèm nan radyasyon vag egal ak pèmanan, ak nan yon espas fèmen. Dapre konklizyon li yo, ak yon diminisyon nan longèdonn pwodiksyon yo ta dwe ogmante kontinyèlman, Anplis, oblije gen iltravyolèt ak radyografi. Nan pratik, tout bagay sa a pa te konfime, epi li te pran yon lòt teorisyèn.

fòmil Planck nan

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Nan kòmansman an nan syèk la XX maks gwo bout bwa - yon Alman ki fèt fizisyen - te mete devan yon ipotèz ki enteresan. Dapre li, emisyon an ak absòpsyon nan limyè pa rive kontinyèlman, menm jan li te panse, ak pòsyon - Nkwanta, oswa kòm yo rele yo foton. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. te konstan Planck nan prezante - faktè proporsyonalite reprezante pa h nan lèt, epi li te egal a 6.63 × 10 ^-34 J · la. v – частота света. Yo nan lòd yo kalkile enèji an nan chak fotonik, bezwen yon sèl plis valè - v - frekans nan limyè. konstan Planck nan miltipliye pa frekans lan, e kòm yon rezilta jwenn enèji a nan yon fotonik sèl. Depi German syantis avèk presizyon e kòrèkteman garanti nan yon fòmil senp, pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè, ki te deja te jwenn pa H. Hertz, ak deziyen li kòm efè a photo-électrique.

Dekouvèt la nan efè a photo-électrique

Kòm nou te di, syantis la Genrih Gerts te premye a ki te trase atansyon a pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè nezamechaemye pi bonè. te efè a photo-électrique dekouvri nan 1887 lè yon syantis ansanm eklere yon plak zenk ak yon baton elèktromètr la. Nan ka a kote plak la vini nan yon chaj pozitif, elèktromètr a se pa sa egzeyat. Si se yon chaj negatif emèt, aparèy la kòmanse egzeyat, pi vit ke plak la tonbe ray iltravyolèt. Pandan sa a men-sou eksperyans li te pwouve ke plak la ki ekspoze a limyè ka gaye negatif chaj elektrik, ki pita te resevwa non ki apwopriye a - elektwon.

Pratik eksperyans Stoletova

eksperyans pratik ak elektwon fèt Ris chèchè Alexander Stoletov. Pou eksperyans l 'li te itilize yon anpoul vakyòm vè ak de elektwòd. Te yon sèl electrodes itilize pou transmisyon pouvwa a, e li te dezyèm nan eklere, e li te mennen l 'bay poto a negatif nan batri la. Pandan operasyon sa a, aktyèl la kòmanse ogmante fòs, men apre yon pandan ke li te vin tounen yon konstan ak pwopòsyonèl dirèkteman avèk radyasyon an nan limyè. Kòm yon rezilta, li te jwenn ke enèji a sinetik nan elektwon menm jan tou ranvwaye vòltaj la pa depann sou pouvwa a nan limyè. Men, ogmantasyon nan frekans lan nan limyè lakòz yo grandi figi sa a.

Nouvo pwopriyete pwopòsyon nan limyè: efè a photo-électrique ak lwa li yo

Pandan devlopman nan Hertz nan teyori ak pratik Stoletov te retire twa lwa debaz yo, ki, menm jan li yo te tounen soti, foton yo se fonksyone:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. limyè Pouvwa ki tonbe sou sifas la nan kò a se pwopòsyonèl dirèkteman avèk fòs la nan aktyèl la saturation.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Pouvwa limyè pa afekte enèji a sinetik nan fotoelèktronik a, men frekans la nan limyè ki se kòz ki nan dènye kwasans lan lineyè.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Gen yon kalite "kwen wouj nan efè a photo-électrique." Liy anba la se ke si frekans lan se mwens pase minimòm limyè a endikatè frekans pou yon materyèl yo bay yo, se efè a photo-électrique obsève.

de teyori kolizyon Difikilte

Apre fòmil sòti Max Planck, Syans te fè fas ak yon dilèm. Précédemment sòti vag, ak pwopriyete pwopòsyon nan limyè, ki te louvri yon ti kras pita, pa t 'kapab egziste nan fondasyon an nan lwa yo jeneralman aksepte nan fizik. An akò ak elektwomayetik la, teyori a fin vye granmoun, tout elektwon yo nan kò a, ki tonbe sou limyè a ta dwe antre nan fòse ochilasyon nan frekans la menm. Sa a ta jenere yon enèji enfini sinetik ki se byen enposib. Anplis, pou akumulasyon nan kantite lajan yo egzije nan rès ta rete enèji nan elèktron nesesè pou kapab dè dizèn de minit, pandan y ap efè a photo-électrique, nan pratik, pa gen reta a mwendr. Pli lwen konfizyon leve tou de la lefèt ke enèji a nan photoelectrons pa depann sou pouvwa a nan limyè. Anplis, pa gen anyen kwen an wouj nan efè a photo-électrique, epi yo pa te kalkile pwopòsyonèl nan frekans nan enèji nan elèktron sinetik nan limyè ki te louvri. Teyori a fin vye granmoun pa t 'kapab esplike vizib klèman nan je a nan fenomèn fizik, ak nouvo a pa gen ankò konplètman travay deyò.

Rationalité Alberta Eynshteyna

Se sèlman nan 1905, gwo fizisyen nan Albert Einstein te montre nan pratik ak atikile nan teyori, sa li ye - nati a vre nan limyè. Apre sa, pwopòsyon pwopriyete vag, louvri pa de opoze youn ak lòt ipotèz nan pati egal nannan nan foton. Pou w konplete foto a te manke sèlman prensip la nan discreteness, sa vle di kote egzak la nan foton nan espas. Chak fotonik - yon patikil ki ka absòbe oswa ki emèt kòm yon antye. Elektwon "vale" anndan fotonik ogmante chaj li yo sou valè a nan enèji nan absòbe patikil yo. Pli lwen, andedan elèktron nan fotokatod bwote al rete nan sifas li yo, pandan w ap kenbe yon "doub dòz" nan enèji, ki pwodiksyon se transfòme nan enèji sinetik. Nan fason sa a ki senp, epi li se photo-électrique efè te pote soti nan ki pa gen okenn reyaksyon reta. Nan fini an nan elèktron a pwodui yon pwopòsyon tèt li, ki tonbe sou sifas la nan kò a, gaye ak menm plis enèji. pi gwo nimewo nan an nan foton pwodwi - radyasyon an plis pouvwa anpil, respektivman, ak fluctuation a nan vag nan limyè ap grandi.

Aparèy yo ki pi senp, ki baze sou prensip la nan efè a photo-électrique

Apre dekouvèt yo te fè pa syantis Alman nan kòmansman an nan ventyèm syèk la, aplikasyon an rantre nan pwopriyete yo pwopòsyon pou limyè ki pou envantè de aparèy divès kalite. Envansyon, ki gen operasyon se efè a photo-électrique, ki rele solè selil wouj, reprezantan la ki pi senp nan yo ki - vakyòm la. Pami dezavantaj li yo ka rele yo fèb konduktiviti kounye a, ki ba sansiblite nan radyasyon vag lontan, ki se poukisa li pa ka dwe itilize nan AC sikui. Se aparèy la vakyòm lajman ki itilize nan fotometri, yo mezire fòs la nan klète ak bon jan kalite limyè. Li te tou jwe yon wòl enpòtan nan fototelefonah ak pandan lèktur odyo.

selil fotovoltaik ak fonksyon kondiksyon

Li te byen yon kalite diferan nan aparèy, ki fè yo ki baze sou pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè. objektif yo - chanje dansite la konpayi asirans la. se Fenomèn sa a pafwa yo rele entèn efè a photo-électrique, epi li se baz la nan photoconductors operasyon. smikondukteur sa yo jwe yon wòl trè enpòtan nan lavi chak jou nou an. Pou la pwemye fwa yo te kòmanse sèvi ak machin yo retro. Lè sa a, yo bay elektwonik ak batri operasyon an. Nan mitan an nan ventyèm syèk la te kòmanse pou aplike pou selil sa yo solè pou bati veso. Jiska kounye a, akòz efè a entèn photo-électrique opere križi yo nan tren an, kalkilatris pòtab ak panno solè.

reyaksyon fotochimik

Limyè, nati a nan ki te sèlman pasyèlman disponib syans nan ventyèm syèk la, an reyalite, li afekte chimik la ak pwosesis byolojik. Ki anba enfliyans a koule kòmanse pwopòsyon molekilè izolman pwosesis ak fizyon yo ak atòm yo. Nan syans, sa a se li te ye kòm fotochimi, ak nan nati a nan youn nan manifestasyon li yo se fotosentèz. Li se akòz vag pwosesis limyè nan emisyon nan sèten sibstans ki sou pwodwi pa selil nan espas ki la eksetera, annakò ak sa plant la vin vèt.

Afekte pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè ak vizyon imen. Lè w sou retin a, yon fotonik deklannche pwosesis la nan dekonpozisyon nan molekil pwoteyin. Enfòmasyon sa a transpòte pa newòn nan sèvo a, epi apre tretman, nou ka wè tout limyè a. se tonbe molekil pwoteyin retabli epi li se vizyon akomode nan kondisyon yo nouvo.

rezilta

Nou jwenn soti nan kou a nan atik sa a, ki se sitou pwopriyete yo pwopòsyon nan limyè yo prezante nan yon fenomèn ki rele efè a photo-électrique. Chak fotonik gen chaj li yo ak mas, ak Lè yo konfwonte ak yon elèktron tonbe ladan l '. Kwantik ak elèktron vin tounen youn, epi li se enèji konbine yo konvèti nan enèji sinetik, ki, estrikteman pale, ki nesesè pou aplikasyon an nan efè a photo-électrique. ochilasyon nan vag konsa pwodwi ka ogmante enèji nan fotonik, men se sèlman nan yon mezi sèten.

Photo-électrique efè jodi a se yon eleman esansyèl nan pifò kalite ekipman yo. Sou baz li yo bato yo espas bilding ak satelit, devlope solè selil wouj yo te itilize kòm yon sous enèji oksilyè. Anplis de sa, vag yo limyè gen yon gwo enpak sou pwosesis yo pwodui chimik ak byolojik sou Latè. depans lan nan limyè solèy la òdinè plant yo yo vèt, se atmosfè tè a pentire plen palèt nan ble, epi nou wè mond lan kòm li se.