Fisika kuantikoaren: argiaren propietate kuantikoa

Inoiz zer Izan askok argi fenomenoak ere osatzen pentsatu duzu? Adibidez, har efektu fotoelektrikoa, bero-boladak, photochemical prozesuak eta antzekoak - argi propietate kuantikoa guztia. dute izan ez da aurkitu bada, zientzialarien lanak ez luke hildako puntua mugitu, hain zuzen ere, baita aurrerapen zientifikoa eta teknikoa. Beren optika kuantikoa, hau da erabat Fisikaren adar bereko lotuta atal aztertzeko.

argiaren propietate Quantum: definizioa

Duela gutxi arte, hori interpretazioa argi eta integrala fenomeno optiko ezin eman. zientzia eta eguneroko bizitzan arrakastaz erabiltzen dira, oinarri honetan, ez bakarrik formula baina fisikan arazo osoa eraikitzeko. Formulatu final erabakia delako lortu zientzialari modernoak duten laburbildu bere aurrekoek jarduerei bakarrik batetik. Horrela, kuantikoaren uhin argi ezaugarriak eta - bere igorle ezaugarriak ondorioz, zertaz atomo elektroiak dira. Quantum (edo fotoi) dago osatuta, izan ere, elektroi bat mugitzen energia maila jaistea, beraz, elektro-magnetikoen lekaleak sortuz.

Lehenengo behaketa optikoa

XIX столетии. argiaren propietate kuantikoa presentzia buruzko hipotesi XIX mendean agertu. Zientzialariek aurkitu dute eta arduratsuan fenomenoak difrakzioa, interferentziak eta polarizazio gisa. Bere laguntzaz, elektromagnetikoak argiaren uhin teoria eratorri zen. It elektroi mugimendua bizkortzea gorputzaren gorabeherak zehar oinarritzen da. Ondorioz, berotzen, argi-uhinak jarraian atzean agertu. Lehenengo egilearen gai honi buruzko hipotesia ingeles D. Rayleigh eratu du. He erradiazio olatuak berdin eta iraunkorra sistema bat jotzen da, eta espazio bat mugatzen. bere ondorioak arabera, bere irteera uhin jaitsiera etengabe handitu behar da, gainera, beharrezkoa ultramore eta X-izpiak izatea. Praktikan, hori guztia ez dela baieztatu da, eta teorialari beste bat hartu zuen.

Planck-en formula

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Alemaniako jaiotako fisikaria - - XX mendearen Maks Plank hasieran jarri du aurrera hipotesi interesgarri bat. Bere arabera, igorpen eta argia xurgatzen ez gertatzeko, etengabe, aldez aurretik pentsatu eta anoa - quanta, edo fotoiak deitzen dira. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Plancken konstante sartu zen - proportzionaltasunaren faktorea gutun h irudikatzen, eta 6,63 × 10 ^-34 J · s berdina izan zen. v – частота света. v - - argi maiztasuna ordena fotoi bakoitzaren energia kalkulatzeko, gehiago balio bat beharrezkoa. Plancken konstante biderkatuko maiztasuna, eta ondorioz fotoi bakar bat energia lortzen. Geroztik Alemaniako zientzialari zehaztasunez eta behar bezala formula sinple bat, argiaren propietate kuantikoa, eta horrek ordura arte aurkitutako H. Hertz-ek segurtatu, eta efektu fotoelektrikoa gisa izendatu zuen.

Efektu fotoelektrikoaren aurkikuntza

Esan bezala, zientzialari Genrih Gerts lehen azpimarratu du argi nezamechaemye lehenago propietate kuantikoa zen. Efektu fotoelektrikoaren The 1887 urtean aurkitu zen zientzialaria elkartu zinc plaka bat eta Electrometer du berga argiztatuta. Kasu honetan, non plaka karga positibo bat dator honetan, Electrometer ez da alta. karga negatiboa igortzen bada, telefonoa, deskarga eta azkarren plaka izpien ultramore gisa erortzen hasten da. Bitarte horretan esku-esperientzia frogatu zuten plaka da argia jasan duten karga elektrikoak negatiboa, gerora dagokion izena jaso isuri dezake - elektroiak.

Practical esperientzia Stoletova

Elektroiak esperimentuak praktikoa burutu Alexander Stoletov Errusiako ikertzaile. Bere esperimentuak egiteko hutsean beira bonbilla bat eta bi elektrodo erabili zuen. elektrodo One power-transmisioa erabiltzen zen, eta bigarrena argiztatuta zen eta bateria polo negatiboa izan zen ekarri. Eragiketa horretan, egungo hasten indarra handitzeko, baina pixka bat ondoren konstante bat eta zuzenean argi erradiazio proportzionala zen. Ondorioz, garbi ikusten da hori elektroiak energia zinetikoa baita tentsio atzeratuz bezala ez duela argi boterea araberakoa izango da. Baina argi maiztasuna handitzea eragiten zifra hori hazten.

argiaren propietate kuantikoa berria: efektu fotoelektrikoa eta bere legeak

Hertz-en teoria eta praktika Stoletov garapenean zehar izan dira erretiratu oinarrizko hiru legeak, izan ere, horrexegatik da, fotoiak dira funtzionatzen ari:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Power argi dagoela gorputzaren azalera erortzen zuzenean saturazioa egungo indarra proportzionala.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Power argi ez du eraginik fotoelektroi baten energia zinetikoa, baina argi maiztasuna azken hazkunde lineala kausa da.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. moduko bat da "efektu fotoelektrikoa ertzean gorria". Beheko lerroa da hori maiztasuna gutxieneko maiztasuna adierazle material jakin batean argi baino txikiagoa bada, efektu fotoelektrikoa ikusten da.

bi teoria talka Zailtasunak

formula eratorritako Max Planck ondoren, Science dilema baten aurrean. Aurretik eratorritako olatu, eta argiaren propietate kuantikoa, eta bertan izan ziren open geroxeago, ezin har onartutako fisika legeen esparruan existitzen. elektromagnetikoaren arabera, antzinako teoria, gorputzaren elektroi guztiak, bertan argi maiteminduko behar behartuta oszilazio sartuko maiztasun berean. Hau zinetikoa energia infinitua dela nahiko ezinezkoa sortuko litzateke. Gainera, beharrezko gainerako zenbatekoa metaketa elektroi energia geldituko litzateke gai izango minutu hamarnaka beharrezkoa da, efektu fotoelektrikoa, praktikan, ez dago atzerapenik txikienak bitartean. Nahasmena gehiago, gainera jaiki zen, izan ere, fotoelektroi baten energia ez duela argi boterea araberakoak from. Gainera, efektu fotoelektrikoa ertzean gorria ez dauka, eta ez zela kalkulatzen proportzionala elektroi argi energia zinetikoa maiztasuna ireki dira. teoria zaharra ezin azaldu argi eta garbi ikusgai fenomeno fisikoen begia, eta berria ez da oraindik guztiz lan egin.

Arrazionalismoa Alberta Eynshteyna

1905 bakarrik, fisikari handia Albert Einstein praktikan erakutsi eta teorian artikulatu, zer da - egia argia izaera. Eta kuantikoaren uhin propietate, open bi kontrako beste hipotesi bakoitzari fotoiak berezko zati berdinetan. osatzeko irudian falta discreteness printzipioa bakarra da, hau espazioan fotoiak kokaleku zehatza. fotoi bakoitzak - partikula batek xurgatu daiteke edo osotasunean igortzen. Electron "irentsi" barrurantz fotoi bere xurgatu partikulak dituen energia-balioa karga handitzen. Gainera, barruan photocathode elektroia bere azalera mugitzen, berriz, bat "dosi bikoitza" energia, zein irteera da energia zinetiko bihurtzen mantenduz. Modu erraz honetan, eta efektu fotoelektrikoa egiten da bertan no atzeratua erreakzio batean. elektroiaren akabera kuantikoa bera, gorputzaren gainazalean jaitsierak, energia, are gehiago radiating ekoizten. Zenbat eta handiagoa ekoiztu fotoien kopurua - erradiazio ahaltsuagoa, hurrenez hurren, eta argi uhin gorabehera hazten.

Errazena gailuak dira, efektu fotoelektrikoa printzipioa oinarritzen

Alemaniako zientzialariek egindako XX mendearen hasieran aurkikuntza ondoren, aplikazioa argi propietate kuantikoa zenbait gailu fabrikatzeko sartzen da. Asmakuntzak, zeinen funtzionamendua efektu fotoelektrikoa da, eguzki-zelulak deitzen da, eta horrek ordezkari errazena - hutsean. Artean bere desabantailak deitu daiteke ahul egungo eroankortasuna, olatu erradiazio luze sentsibilitate txikia, eta horregatik, ezin da AC zirkuituak erabiltzen. hutsean gailu zabalduena photometry erabiltzen da, distira eta kalitatea argi indarra neurtzen dute. fototelefonah eta audio erreproduzitzean paper garrantzitsua betetzen zuen.

eroankortasuna funtzio zelula fotovoltaikoa

oso desberdinak gailuak dira, kuantikoaren argi propietate oinarritzen mota bat izan zen. Haien helburua - garraiolari dentsitate aldatzeko. Fenomeno hori batzuetan izeneko barne-efektu fotoelektrikoa, eta eragiketa photoconductors oinarrituta dago. erdieroaleak hauek gure eguneroko bizitzan oso paper garrantzitsua jokatzen ari. Lehen aldiz retro autoak erabiltzen hasi ziren. Ondoren elektronika eta bateria funtzionamendua ematen dute. XX mendearen erdialdean hasi zen, besteak beste, eguzki-zelula aplikatzeko espazio eraikitzeko. Orain arte, ondorioz, barne-efektu fotoelektrikoa turnstiles funtzionatzeko Metroan, kalkulagailu eramangarria eta eguzki panelak ere.

photochemical erreakzioak

Argia da, eta horrek izaera bakarrik partzialki eskuragarri el siglo XX zientzia zen, hain zuzen ere, kimiko eta prozesu biologikoak eragiten die. fluxuaren eraginpean kuantikoaren molekularreko disoziazio-prozesua eta bere atomo fusioa hasten. zientzian, hau da fotokimikan bezala ezagutzen, eta bere adierazpen bat izaera ere fotosintesia da. olatuak argi zelulak sortutako kanpoko espazioa, Horren bidez, landare bihurtzen berdea sartu zenbait substantzia isurtzea prozesuak ondorioz da.

Eragiten die argi eta giza ikusmenaren propietate kuantikoa. erretinan eskuratzen, fotoi bat proteina molekula deskonposizio prozesua abiarazleak. Informazio hori neuronak garraiatzen burmuinean, eta tratamendu ondoren, ezin guztiak argi ikusiko dugu. Nightfall proteina molekula berreskuratuko da eta ikuspegi baldintza berrietara egokitu.

emaitzak

Aurkitu dugu artikulu honetan, hau da, batez ere, argi propietate kuantikoa efektu fotoelektrikoa deritzon fenomeno batean erakutsiko dira ikastaroan. fotoi bakoitzak bere karga eta masa du, eta elektroi bat aurrez aurre egiten maiteminduko da. Quantum eta elektroi bat bihurtu da, eta bere energia konbinatzen da energia zinetikoa, eta hori, hertsiki hitz eginda, Efektu fotoelektrikoaren gauzatzeko beharrezko bihurtu. olatua oszilazio Horrela ekoiztu fotoiaren energia handitu daiteke, baina neurri jakin bat bakarrik.

Efektu fotoelektrikoaren gaur ezinbesteko ekipamendu mota gehienak osagaia da. Bere oinarri Oso eraikin espazio-ontzi eta sateliteak, garatzea eguzki zelulak energia osagarriaren iturri gisa erabiltzen dira. Gainera, argi-uhinak Lurrean prozesu kimiko eta biologikoak eragin handia dute. eguzki-argia arrunt kaltetan landareak berdeak dira, atmosferara margotu urdinaren paleta osoa, eta mundua ikusteko dugun dagoen bezala.