Фотоэффект Законы Столетова Фотоэлектрическим эффектом фотоэффектом называется высвобождение

Фотоэффект. Законы Столетова. Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения. Различают v внутренний, v вентильный, vвнешний.

►Внешний фотоэффект - испускание электронов металлом под действием электромагнитного излучения. Схема А. Г. Столетова

Вольтамперная характеристика - UЗ UЗ - задерживающее напряжение

Законы внешнего фотоэффекта 1. При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности катода).

Законы внешнего фотоэффекта 2. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой .

Законы внешнего фотоэффекта 3. Для каждого вещества существует «красная граница» фотоэффекта, т. е. минимальная частота min света (или максимальная длина волны max), при которой еще наблюдается фотоэффект.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта Для объяснения механизма фотоэффекта Эйнштейн предположил, что свет частотой v не только испускается отдельными квантами (гипотеза Планка), но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых ε = hv.

Энергия падающего фотона расходуется на работу выхода электрона из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии: Красная граница фотоэффекта :

Фотоны. Давление света. Энергия фотона Масса фотона Импульс фотона Эти соотношения связывают квантовые (корпускулярные) характеристики фотона – массу, импульс и энергию с волновой характеристикой света – частотой

Давление света Электромагнитная волна оказывает на поверхность металла давление. ρ - коэффициент отражения света. объемная плотность энергии излучения.

Эффект Комптона. Кр λ Θ λ' Эффект Комптона – упругое рассеяние рентгеновского и γ-излучения на свободных электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.

λ' - длина волны рассеянного излучения; λС - комптоновская длина волны. Для электрона

Свет обладает одновременно волновыми свойствами, которые проявляются при распространении, интерференции, дифракции, поляризации, давлении и корпускулярными свойствами, которые проявляются при взаимодействии света с веществом: излучение, фотоэффект, эффект Комптона, давление света Свет обладает корпускулярно-волновым дуализмом (двойственностью).

Теория атома Бора 1. Модель Томсона d=10 -10 м «булочка с изюмом»

2. Модель Резерфорда

+

Резерфорд – планетарная модель атома: Атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено положительное ядро с зарядом Ze, размером 10 -14÷ 10 -15 м и массой, практически равной массе атома, вокруг ядра в области с линейными размерами 10 -10 м, по замкнутым орбитам движется Z электронов, образуя электронную оболочку.

Недостатки модели Резерфорда:

Линейчатый спектр атома водорода

Серии атома водорода: ультрафиолетовая область : серия Лаймана m=1 n=2, 3, 4, 5, видимая область спектра : серия Бальмера m=2 n=3, 4, 5, инфракрасная область : серия Пашена m=3 n=4, 5, 6, серия Брэкета m=4 n=5, 6, 7, серия Пфундта m=5 n=6, 7, 8, серия Хэмфри m=6 n=7, 8, 9,

Обобщенная формула Бальмера: Постоянная Ридберга: m = 1, 2, 3, 4 … определяет серию; n = m+1, m+2 – определяет отдельные линии этой серии.

Постулаты Бора Первый постулат Бора: существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Каждое стационарное состояние атома характеризуется определенным дискретным значением энергии. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитной энергии.

Второй постулат Бора: при переходе атома из одного состояния в другое (при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую) испускается или поглощается один фотон с энергией равной разности энергий соответствующих стационарных состояний:

Излучение фотона происходит при переходе атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией (при переходе электрона с орбиты более удаленной от ядра на ближнюю к ядру орбиту) : Em<En. Поглощение фотона сопровождается переходом атома в состояние с большей энергией (переход электрона на более удаленную от ядра орбиту : Em>En. Набор всевозможных дискретных частот квантовых переходов определяет линейчатый спектр атома:

Теория атома водорода по Бору Второй закон Ньютона : Квантование момента импульса: Радиус n-ой стационарной орбиты электрона : Для водорода радиус первой орбиты (первый боровский радиус) a 0=5, 29· 10 -11 м.

Полная энергия электрона : Кинетическая энергия : Потенциальная энергия : «Минус» означает, что электрон находится в связанном состоянии.

Элементы квантовой механики.

ФОК : «Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту и состоит дуализм волна- частица. »

Соотношение неопределенностей Гейзенберга :

Волновая функция и ее свойства. Вероятность нахождения частицы в элементе объема: плотность вероятности: условие нормировки вероятности: принцип суперпозиции:

Уравнение Шредингера.

Уравнение Шредингера для стационарных состояний

График собственных волновых функций: График плотности вероятности обнаружения частицы:

Квантовые числа. - Состояние электрона в атоме определяется набором четырех квантовых чисел: главного n (n=1, 2, 3, …) - орбитального l - ( l=0, 1, 2, 3, n-1 ) магнитного m ( m=0, ± 1, ± 2, ± 3, ±l ) магнитного спинового ms ( m= ± 1/2 )

ПРИНЦИП ПАУЛИ: В одном и том же атоме не может быть более одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел n, l, m, ms.

Правила отбора: Для электрона существуют переходы, для которых : - - n n такие изменение Δl орбитального квантового числа l удовлетворяет условию Δl = ± 1 изменение Δm магнитного квантового числа удовлетворяет условию Δm = 0, ± 1 серия Лаймана - np→ 1 s (n=2, 3…) серия Бальмера - np→ 2 s, ns→ 2 p, nd→ 2 p (n=3, 4. )