Фотон и его свойства. Давление света. Эффект Комптона.
Корпускулярная теория фотона
Тема 6. Корпускулярная оптика
Максвелл , исходя из представлений об электромагнитной природе света, пришел к выводу: Квантовая теория света объясняет световое давление как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества. Каждый фотон обладает импульсом. Полный импульс, получаемый поверхностью тела, равен. При падении света на зеркальную поверхность удар фотона считают абсолютно упругим, поэтому изменение импульса и давление в 2 раза больше, чем при падении на черную поверхность удар неупругий. Теория и эксперимент совпали. При исследовании законов рассеяния рентгеновских лучей А. Если считать, что пучок рентгеновских лучей состоит из фотонов, которые летят со скоростью света, то результаты опытов А. Комптона можно объяснить следующим образом. Законы сохранения энергии и импульса для системы фотон - электрон: Перейти к основному содержанию. Основные ссылки Главная Для учителя ГМО учителей физики План работы Итоги городской научно-методической конференции Мониторинг образовательных достижений учащихся Мониторинг образовательных достижений учащихся Закон "Об образовании в Российской Федерации" К уроку Демонстрационный и лабораторный эксперимент ИКТ на уроке физики История физики на уроке и во внеурочной деятельности Общие вопросы методики обучения физике Полезные ссылки в Интернет Образовательный стандарт основного общего образования Оснащение образовательного процесса ОТ в кабинете физики документы Должностные обязанности по охране труда Инструкции Должностные инструкции Инструкции по ОТ СанПиН 2. Скрябиной Формулы Конспекты Электродинамика Определения Формулы Опорные конспекты по электростатике и постоянному току Н. Скрябиной Опорные конспекты Н. Скрябиной по электромагнетизму Конспекты Колебания и волны Определения Конспекты Оптика Определения Формулы Конспекты Атомная и квантовая физика Определения Формулы Конспекты Сводная таблица формул школьной физики. Степановой Физики Библиотека Биографии и мемуары Литература по истории физики Литература для учителя Учебники Задачники ЕГЭ и ГИА Научно-популярная литература Книги в полнотекстовом режиме Справочники по физике Медиатека Фильмы Презентации Анимации Разное Литература О нас Сообщество Администрация О проекте Партнёры. Фотон и его свойства. Основные свойства фотона Является частицей электромагнитного поля. Движется со скоростью света. Существует только в движении. Наличие импульса подтверждается экспериментально: При распространении он проявляет волновые свойства. При взаимодействии с веществом проявляет корпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам. Навигация Словарь Полный список биографий Последние обновления. Последние публикации ЛЕМАН Отто Lehmann Otto. ДРУДЕ Пауль Карл Людвиг Drude Paul Karl Ludwig. АУЭРБАХ Феликс Felix Auerbach. КАБАНН Жан Cabaness Jean. Ответьте, пожалуйста, на вопрос о себе. В каком качестве Вы зашли на сайт. Ответы учащийся классов. Случайная публикация Рыбаков А. Объединение учителей Санкт-Петербурга, При использовании материалов сайта ссылка на www.
Начиная с г. Важным этапом в развитии корпускулярных представлений о свете оказалось основанное на законе пропорциональности массы и энергии объяснение явления, открытого в г. Явление Комптона заключается, как подробно пояснено ниже, в особом характере рассеяния рентгеновых лучей и гамма-лучей на свободных электронах. Обнаружилось, что закон пропорциональности массы и энергии чрезвычайно облегчает понимание не только явления Комптона, но и ряда других явлений, в которых сказываются корпускулярные свойства излучения. Вместе с тем именно при анализе корпускулярных свойств фотонов видимого света, рентгеновых лучей и гамма-лучей в убедительной форме выявилась универсальная применимость закона пропорциональности массы и энергии. Если исходить из закона пропорциональности массы и энергии и законов сохранения энергии и импульса, явление, открытое Комптоном, можно рассматривать как следствие давления света на отдельные электроны или, что физически равнозначно, как результат соударения фотонов с электронами. Наоборот, из корпускулярных представлений о свете сразу становится очевидным, что должно существовать световое давление как следствие ударов световых частиц. Однако старая ньютоновская теория истечения приводила к величине светового давления, в 2 раза превышающей истинное значение. Действительно, если на единицу поверхности поглощающего тела падает в одну секунду фотонов, то поток энергии равен Но поток энергии излучения равен объемной плотности энергии и, умноженной на скорость света с, т. Мы видим, что волновая и квантовая теории в данном вопросе приводят к одному и тому же результату. Однако можно так видоизменить опыт Лебедева, чтобы и в явлении светового давления обнаружились специфические квантовые свойства света. Волновая теория дает правильную картину явления только для опытов с большим числом фотонов. Схема опытов Комптона При достаточно слабом световом пучке должны наблюдаться толчки, возникающие при попадании отдельных фотонов на поверхность освещаемого тела. Но для обычных макроскопических тел крылышко радиометра и для фотонов видимого света, обладающих малой энергией, толчки от отдельных фотонов обнаружить практически невозможно, так как сталкивающиеся массы различаются в — раз. Положение становится существенно иным, если в качестве облучаемого тела фигурируют отдельные электроны, а свет состоит из фотонов жестких рентгеновых лучей или гамма-лучей. Поэтому при взаимодействии жестких рентгеновых или гамма-лучей со свободными электронами должны проявиться, и действительно проявляются, корпускулярные свойства света. Практически нет необходимости иметь совершенно свободные электроны; достаточно, чтобы энергия фотона во много раз превышала энергию связи электрона с атомом. Тогда эта связь при соударении фотона с электроном легко рвется и в целом явление мало отличается от случая соударения фотона со свободным электроном. Впервые опыты по изучению соударений фотонов с электронами были проведены в гг. Комптон исследовал рассеяние жестких рентгеновых лучей графитом. Схема опытов Комптона показана на рис. Рентгеновская трубка с молибденовым антикатодом служила источником монохроматических рентгеновых лучей — линии молибдена с длиной волны Свинцовые диафрагмы выделяли узкий пучок лучей, падавший на кусок графита Изучался спектр лучей, рассеянных графитом под различными углами 6. Для этого был применен рентгеновский спектрометр, состоявший из пластины со щелью кристалла О, ионизационной камеры и электрометра На рис. Оказалось, что в спектре рассеянных лучей, кроме линии, имеющей длину волны излучения, падающего на графит появляется еще одна линия с большей длиной волны; сдвиг длины волны этой линии по отношению к длине основной растет с увеличением угла рассеяния 6. Возникновение линии с увеличенной длиной волны получило название явления Комптона. Теория явления Комптона основана на чисто корпускулярных представлениях. Рассеяние рентгеновых лучей рассматривается как результат соударения двух частиц: По закону сохранения энергии где энергия падающего фотона, полная энергия свободного электрона, который мы считаем до соударения покоящимся, энергия рассеянного фотона, полная энергия электрона после соударения. Фотон теряет часть своей энергии, и поэтому электрон приобретает эту энергию и приходит в движение. Его масса становится равной где приобретенная электроном скорость. По закону сохранения импульса рис. Совместное решение уравнений 9 и 10 дает нужно помнить, или Подставив значение констант, получаем: Величину называют комптоновской длиной волны. Формула 11 находится в прекрасном согласии с опытом. По формуле величина комптоновского сдвига не зависит от длины волны рассеиваемого излучения и измеряется даже для больших углов рассеяния всего сотыми долями ангстрема. Однако этот сдвиг длины волны по порядку величины близок к длине волны гамма-лучей, и поэтому явление Комптона легко наблюдать при рассеянии гамма-лучей и жестких рентгеновых лучей. Понятно, что в области видимого света, имеющего длину волны в тысячи ангстрем, практически почти невозможно обнаружить ее изменение на сотые доли ангстрема. Кроме того, и формула 11 для этого случая не пригодна, так как при взаимодействии с фотонами видимого света электроны вещества уже нельзя считать свободными даже приближенно. Внутренние электроны атомного остатка так сильно связаны с атомом, что при их взаимодействии даже с жесткими рентгеновыми лучами сказывается масса всего атома в целом. Поэтому рассеяние на электронах атомного остатка происходит практически без изменения длины волны. В итоге при рассеянии периферическими и внутренними электронами в рассеянном свете наряду с измененной длиной волны X имеется длина волны Опыты Комптона оставляли без внимания главный, прямой эффект давления света, т. Позже для изучения движения электронов отдачи в явлении Комптона были применены камеры Вильсона. Наиболее обстоятельное исследование электронов отдачи произвел Д. Скобельцын, применивший для этой цели магнитное поле. Из уравнений 9 и 10 нетрудно определить, как импульс и энергия электронов отдачи зависят от угла их вылета рис. В камере Вильсона трэки делают видимым каждый отдельный акт соударения фотона с электроном. Сравнения полученных таким способом результатов с теоретическими с еще большей наглядностью подтвердили справедливость корпускулярной картины явления. Придерживаясь только волновой теории света, было бы невозможно объяснить, почему электрон в одном акте отдачи получает такие большие порции энергии и импульса, которые наблюдаются на опыте. Бор, Крамере и Слэтер высказали сомнение в справедливости закона сохранения энергии для отдельных актов рассеяния. Они предположили, что рассеяние света происходит непрерывно, а электроны отдачи вылетают совершенно случайно, так что баланс энергии оправдывается только статистически для больших промежутков времени. Однако уже в г. В опытах Боте и Гейгера при помощи двух счетчиков счетчика фотонов и счетчика электронов была установлена полная одновременность возникновения рассеянного фотона и электрона отдачи. Кроме того, исследования углов вылета электронов и фотонов с одновременным определением по методу Скобельцына энергии электронов однозначно подтвердили справедливость уравнений 9 и Шенкланд на основании опытов с гамма-лучами опять пытался возобновить точку зрения Бора, Крамерса и Слэтера, но тщательная проверка его опытов, проведенная многими физиками, в том числе и советскими, показала полную ошибочность полученных им результатов. В настоящее время можно считать неопровержимо доказанным, что законы сохранения энергии и импульса совершенно строго соблюдаются при каждом акте рассеяния. Явление Доплера для световых волн ГЛАВА II. Электронная оптика ГЛАВА III. Интерференционная спектроскопия ГЛАВА IV. Разрешающая способность оптических инструментов. Звездный интерферометр ГЛАВА V. Оптический метод исследования упругих натяжений. Эллиптическая поляризация ГЛАВА VI. Эффект Вавилова — Черенкова ГЛАВА VII. АТОМНАЯ ФИЗИКА ГЛАВА VIII. Противоречие между фактическим строением атомов и выводами классической электродинамики. Общая картина возникновения спектров ГЛАВА IX. Просачивание через энергетический барьер. Соотношение неопределенностей и его разные трактовки ГЛАВА X. Фотохимические реакции ГЛАВА XI. Предварительные замечания о релятивистских эффектах. Красное смещение спектральных линий. Влияние гравитационного поля на скорость света в вакууме и показатель преломления вакуума ЧАСТЬ ШЕСТАЯ. Заряд и масса ядра. Потери энергии на ионизацию. Индуцированная позитронная и электронная радиоактивность. Деление ядер и развитие капельной теории строения ядер ГЛАВА XIII. Каскадное образование электронно-позитронных пар в космических лучах. Корпускулярный и энергетический спектр космических лучей. Происхождение космического излучения ГЛАВА XIV. Усовершенствование методов наблюдения и счета частиц ГЛАВА XV. Основные виды и обозначения ядерных реакций. Взаимосвязь энергии и строения ядер. Внутриядерное движение нуклонов и нуклонные оболочки. Выход продуктов ядерной реакции. Цепной процесс деления ядер. Оптика, атомная физика, ядерная физика. Явление Комптона Начиная с г. В итоге при рассеянии периферическими и. Здесь, как и во всех других случаях, подтвердилось, что законы сохранения энергии, массы и импульса непосредственно связаны с самыми фундаментальными свойствами движущейся материи и никогда не нарушаются,. Ядерные реакции в звездах.
Социально политическая структура общества
Расписание 14 автобуса абакан
Последние новости про донбасс и луганск видео
Понятие и виды валютных операций шпаргалка
Крестики на топосъемке