Уравнение эйнштейна для фотоэффекта

— уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

43.Внутренний фотоэффект. Фотоэлементы и их применение

Внутренний фотоэффект - это фотоэффект, при котором оторванные от своих атомов или молекул электроны остаются внутри освещаемого вещества в качестве свободных.

 

Внутренний фотоэффект возникает, если энергия кванта облучающего света достаточна для перевода электрона в зону проводимости

Фотоэлементы и их применение:

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию.

На солнечных электростанциях (СЭС) можно использовать разные типы ФЭП, однако не все они удовлетворяют комплексу требований к этим системам:

§ высокая надёжность при длительном (до 25-30 лет) ресурсе работы;

§ высокая доступность сырья и возможность организации массового производства;

§ приемлемые с точки зрения сроков окупаемости затрат на создание системы преобразования;

§ минимальные расходы энергии и массы, связанные с управлением системой преобразования и передачи энергии (космос), включая ориентацию и стабилизацию станции в целом;

§ удобство техобслуживания.

 

 

44. Давление света. Опыты Лебедева. Корпускулярно –волновая природа света.

Давление света - это давление, которое производят электромагнитные световые волны, падающие на поверхность какого-либо тела.

Давление света показывает, что поток излучения обладает не только энергией, но и импульсом, а следовательно, и массой.

Опыты лебедева.

Следующей работой ученого было получение очень коротких электромагнитных волн, близких по длине к волнам света. Для получения таких волн Лебедев сконструировал вибратор, излучавший волны, длина которых доходила до 6 мм. Пользуясь такими волнами, ученый повторил все опыты Герца и, кроме того, показал, что такие электромагнитные волны, как и световые, дают явление двойного лучепреломления в исландском шпате.

Корпускулярно –волновая природа света.

Согласно корпускулярной теории (или теории истечения) свет представляет собой поток частиц (корпускул), которые испускаются источником света. Эти частицы движутся в пространстве и взаимодействуют с веществом по законам механики.

Согласно современным представлениям, свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу.В одних явлениях свет обнаруживает свойства волн, а в других - свойства частиц. Волновые и квантовые свойства дополняют друг друга.

№45

Опыт резерфорда по рассеиванию альфа- частиц. Планетарная модель атома.

А). Масса α-частиц приблизительно в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен удвоенному элементарному заряду. В своих опытах Резерфорд использовал α-частицы с кинетической энергией около 5 МэВ (скорость таких частиц – порядка 10⁷ м/с)

α-частицы – это полностью ионизированные атомы гелия.

От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. вспышки на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных α-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами φ к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°.

Б) планетарную модель атома. - в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, под действием кулоновских сил со стороны ядра вращаются электроны. Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.

№46. Постулаты Бора. Уровни энергии в атоме

 

А) Постулаты Бора — основные допущения, сформулированные Нильсом Бором в 1913 году для объяснения закономерности линейчатого спектра атома водорода и водородоподобных ионов (формула Бальмера-Ридберга) и квантового характера испускания и поглощения света

Постулаты:

§ Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

§ Электрон в атоме, не теряя энергии, двигается по определённым дискретным круговым орбитам, для которых момент импульса квантуется: , где — натуральные числа, а — постоянная Планка. Пребывание электрона на орбите определяет энергию этих стационарных состояний.

§ При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на орбиту излучается или поглощается квант энергии , где — энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.

§ Для получения энергетических уровней в атоме водорода, в рамках модели Бора, записывается второй закон Ньютона для движения электрона по круговой орбите в поле кулоновской силы притяжения:

§

§ где m — масса электрона, e — его заряд, Z — заряд ядра и k - кулоновская константа, зависящая от выбора системы единиц. Это соотношение позволяет выразить скорость электрона через радиус его орбиты:

§

§ Энергия электрона равна сумме кинетической энергии движения и его потенциальной энергии:

§

§ Используя правило квантования Бора, можно записать:

§

§ откуда радиус орбиты выражается через квантовое число n. Подстановка радиуса в выражение для энергии даёт:

§

§ Комбинация констант

§ эВ

§ называется постоянной Ридберга.

№47. Квантовые генераторы.

Квантовый генератор — общее название источников электромагнитного излучения, работающих на основе вынужденного излучения атомов и молекул.(могут называться лазер, мазер, разер, газер в зависимости от длинны волны излучаемой генератором)

Квантовый генератор основан на принципе вынужденного излучения, предложенного А. Эйнштейном: когда квантовая система возбуждена и одновременно присутствует излучение соответствующей квантовому переходу частоты, вероятность скачка системы на более низкий энергетический уровень повышается пропорционально плотности уже присутствующих фотонов излучения.

№48. Методы регистрации заряженных частиц.

Счетчик Гейгера - служит для подсчета количества радиоактивных частиц (в основном электронов).
Это стеклянная трубка, заполненная газом (аргоном), с двумя электродами внутри (катод и анод).При пролете частицы возникает ударная ионизация газа и возникает импульс электрического тока.

Камера Вильсона - служит для наблюдения и фотографирования следов от пролета частиц (треков).
Внутренний объем камеры заполнен парами спирта или воды в перенасыщенном состоянии:
при опускании поршня уменьшается давление внутри камеры и понижается температура, в результате адиабатного процесса образуетсяперенасыщенный пар.
По следу пролета частицы конденсируются капельки влаги и образуется трек – видимый след.
При помещении камеры в магнитное поле по треку можно определить энергию, скорость, массу и заряд частицы.

Пузырьковая камера - вариант камеры Вильсона.

При резком понижении поршня жидкость, находящаяся под высоким давление, переходит в перегретое состояние. При быстром движении частицы по следу образуются пузырьки пара, т.е. жидкость закипает, виден трек.