Объединение учителей Санкт-Петербурга. Формулы квантовой физики


Понятия и формулы по квантовой физике 11 класс

Вопросы к зачету по квантовой физике.

Понятия.

  1. Квант

  2. Энергия кванта

  3. Фотоэффект

  4. Ток насыщение

  5. Задерживающее напряжение

  6. Красная граница фотоэффекта

  7. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

  8. Фотон

  9. Масса фотона

  10. Импульс фотона

  11. Сущность корпускулярно-волнового дуализма

  12. Работа выхода

  13. Модель атома

  14. Первый постулат Бора

  15. Второй постулат Бора

  16. Методы наблюдения элементарных частиц

  17. Радиоактивность

  18. Альфа, бета и гамма излучения

  19. Правило смещения

  20. Период полураспада

  21. Закон радиоактивного распада

  22. Изотопы

  23. Модель ядра

  24. Ядерные силы

  25. Энергия связи ядра

  26. Дефект масс

  27. Удельная энергия связи

  28. Ядерные реакции

  29. Механизм деления ядер урана

  30. Ядерный реактор

  31. Термоядерные реакции

  32. Элементарная частица

  33. Позитрон

  34. Античастица

Формулы.

  1. E=hν=ħω - энергия фотона

E - энергия фотона

h=6,63·10-34 Дж·с - постоянная Планка

ν - частота света

ħ=h/2π - аш с чертой

ω=2πν - циклическая частота

  1. hν=A+EK - уравнение Эйнштейна для фотона

A - работа выхода

Ek =mυ2/2 - кинетическая энергия вырванных электронов

  1. νmin= - красная граница фотоэфекта

νmin - предельная частота при которой происходит фотоэффект

  1. hνkn=Eк-En – 2-ой постулат Бора

νkn - частота излучения

Eк - стационарное состояние с большей энергией

En - стационарное состояние с меньшей энергией

  1. → + - правило смещения при альфа распаде

X - химический элемент

Y - химический элемент

M - масса атома

Z - заряд ядра

- гелий

  1. → + - правило смещения при бета распаде

  2. N=N0 - закон радиоактивного распада

N - не распавшиеся атомы

N0 - число радиоактивных атомов в начальный момент времени

T - период полураспада

t - интервал времени

  1. A=Z+N - массовое число

A - массовое число

Z - число протонов

N - число нейтронов

  1. E=mc2 - основное уравнение Эйнштейна

m – масса тела

c - скорость света

  1. ∆M=Zmp+Nmn-Mя - дефект масс

∆M - дефект масс

mp - масса протона

mn - масса нейтрона

Mя - масса ядра

  1. Eсв=∆Mc2 - энергия связи атомного ядра

Eсв - энергия связи атомного ядра

multiurok.ru

Световые кванты - КВАНТОВАЯ ФИЗИКА - ФИЗИКА

ФИЗИКА

 

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

 

Световые кванты

 

Гипотеза Планка

Е — энергия кванта (фотона), [Дж];

ν — частота света, [c-1];

h — постоянная Планка, h = 6,63 · 10-34 Дж · сек.

 

Квантовая теория

m — масса фотона, [кг];

с — скорость света в вакууме, с = 3 · 108 м/c;

р — импульс фотона , [(кг · м)/c].

 

U3 — запирающие напряжение, [B];

υmax - максимальная скорость электрона, [м/c];

е — заряд электрона, е = 1,6 · 10-19 Кл;

m — масса электрона , m5 = 9,109534 · 10-31 кг.

 

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

 

 

Авых — работа выхода электрона, [Дж];

mυ2/2 — кинетическая энергия фотоелектрона.

 

Красная граница фотоэффекта

υmin — частота красной границы фотоэффекта, [Гц].

 

Эффект Комптона

 

 

 

λк — комптонівськая длина волны, λк = 2,43 · 10-12 м;

λ’ — длина волны рассеянного рентгеновского излучения, [м];

λ — волна первичного пучка, [м].

 

Давление света. Опыт Лебедева

Р = E/с

Δр = mυ — при поглощении;

Δр = 2mυ — при відбитт;.

Δр - изменение импульса фотона, [(кг · м)/c].

 

schooled.ru

Световые кванты - КВАНТОВАЯ ФИЗИКА - ФИЗИКА

ФИЗИКА

 

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

 

Световые кванты

 

Гипотеза Планка

Е - энергия кванта (фотона), [Дж];

ν - частота света, [c-1];

h - постоянная Планка, h = 6,63 · 10-34 Дж · с.

 

Квантовая теория

m - масса фотона, [кг];

с - скорость света в вакууме, с = 3 · 108 м/c;

р - импульс фотона , [(кг · м)/c].

 

U3 - запирающая напряжение, [B];

υmax - максимальная скорость электрона, [м/c];

е - заряд электрона, е = 1,6 · 10-19 Кл;

m - масса электрона , m5 = 9,109534 · 10-31 кг.

 

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

 

 

Авых - работа выхода электрона, [Дж];

mυ2/2 - кинетическая энергия фотоелектрона.

 

Красная граница фотоэффекта

υmin - частота красной границы фотоэффекта, [Гц].

 

Эффект Комптона

 

 

 

λк - комптонівськая длина волны, λк = 2,43 · 10-12 м;

λ’ - длина волны рассеянного рентгеновского излучения, [м];

λ - волна первичного пучка, [м].

 

Давление света. Опыт Лебедева

Р = E/с

Δр = mυ - при поглощении;

Δр = 2mυ - при відбитт;.

Δр - изменение импульса фотона, [(кг · м)/c].

 

na-uroke.in.ua

Определения по атомной и квантовой физике

АБСОЛЮТНО ЧЕРНОЕ ТЕЛО - тело, которое при любой температуре полностью поглощает все падающее на него электромагнитное излучение независимо от спектрального состава. Излучение А.ч.т. определяется только его абсолютной температурой и не зависит от природы вещества.

АКТИВНОСТЬ (источника радиоактивного излучения) – физическая величина, равная отношению общего числа распадов радиоактивных ядер нуклида в источнике ко времени распада. Единица А.и. в СИ - беккерель.

АЛЬФА-ЛУЧИ - поток альфа-частиц, один из видов радиоактивного излучения атомных ядер.

АЛЬФА-РАСПАД – процесс испускания альфа-частиц при самопроизвольном радиоактивном распаде атомных ядер.

АЛЬФА-ЧАСТИЦЫ - ядра атома гелия, испускаемые некоторыми нуклидами и состоящие из двух протонов и двух нейтронов.

АННИГИЛЯЦИЯ – процесс превращения частицы и соответствующей ей античастицы в фотоны – кванты электромагнитного поля или другие частицы – кванты физических полей иной природы. Существует обратное явление – рождение пар.

АТОМ - наименьшая частица химического элемента, которая является носителем его химических свойств. А. состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся в кулоновском поле ядра (описывается законами квантовой механики). Размеры А. порядка 10-10 м, энергия связи внешних электронов в А. порядка 10 эВ.

АТОМНАЯ ЕДИНИЦА МАССЫ - единица массы, равная 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12. 1 а.е.м. = 1,6 .10-27 кг. Применяется в атомной и ядерной физике.

АТОМНАЯ МАССА - масса атома, выраженная в атомных единицах массы.

БЕТА-ЛУЧИ - поток бета-частиц (электронов или позитронов), испускаемых атомными ядрами при их бета-распаде.

БЕТА-РАСПАД – процесс радиоактивного превращения атомных ядер, в котором ядра испускают электроны и антинейтрино (β-) или позитроны и нейтрино (β+) распады. Обусловлен слабым взаимодействием и связан с взаимным превращением нейтронов и протонов в атомных ядрах.

БОРА ПОСТУЛАТЫ - основные допущения, введенные без доказательства Н.Бором, и положенные в основу БОРА ТЕОРИИ: 1) Атомная система устойчива только в стационарных состояниях, которые соответствуют дискретной последовательности значений энергии атома. Каждое изменение этой энергии связано с переходом атома из одного стационарного состояния в другое. 2) Поглощение и излучение энергии атомом происходит по закону, согласно которому связанное с переходом излучение является монохроматическим и обладает частотой ν: hν=Ei-Ek, где h -Планка постоянная, а Ei и Ek - энергии атома в стационарных состояниях.

БОРА ТЕОРИЯ - первая квантовая теория атома, созданная в 1913г. Н.Бором. Основана на ядерной модели атома, Бора постулатах и предположении, что для описания электронов в стационарных состояниях применимы законы классической механики. Предшествовала квантовой механике.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ - взаимные влияния элементарных частиц, определяющие изменения их состояний и взаимопревращения. Виды: сильное, электрослабое (электромагнитное и  слабое),  гравитационное.

ВИЛЬСОНА КАМЕРА - прибор для наблюдения движущихся с большой скоростью электрически заряженных микрочастиц, основанный на конденсации перенасыщенных паров. Изобретена в 1912 г. Ч.Т.Р.Вильсоном.

ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ - коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны менее 0,1 нм, возникающее при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, а также при аннигиляции электронно-позитронных пар.

ГАММА-ЛУЧИ, γ-лучи - то же, что гамма-излучение.

ГЛАВНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО (n – номер орбиты) - квантовое число, определяющее возможные значения ГЛАВНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО

 энергии атома водорода в стационарных состояниях: ГЛАВНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО, где h -Планка постоянная; R -Ридберга постоянная. Г.к.ч. n принимает целые положительные значения 1,2,3,...

 

ДЕФЕКТ МАСС - разность между массой атома и массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии. Обычно измеряют в атомных единицах массы (а.е.м.) Иногда Д.м. называют величинуДЕФЕКТ МАСС, где E -энергия связи; с - скорость света.

ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ – физическая величина, равная отношению энергии ионизирующего излучения, поглощаемой веществом, к массе этого вещества: ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯПозволяет оценить радиационную опасность. Единица Д.и. в СИ - грэй.

 

ЗАРЯДОВОЕ ЧИСЛО – физическая величина, равная числу протонов в атомном ядре и числу электронов в нейтральном атоме. Совпадает с атомным номером химического элемента. При этом электрический заряд ядра равен Ze, где Z– З.ч., а e - элементарный электрический заряд. Обычно указывается слева внизу у символа химического элемента (напр., ЗАРЯДОВОЕ ЧИСЛО) Cр.массовое число.

 

ИЗЛУЧЕНИЕ – 1) И. волн и частиц – процесс испускания звуковых волн источниками звука, радиоволн - антеннами, света и рентгеновских лучей – атомами и молекулами, α-, β-частиц и γ-лучей атомными ядрами. 2) Сами эти волны и частицы как движущиеся объекты. (См. Альфа-лучи, Бета-лучи и т.д.)

ИЗОБАРЫ – атомы различных химических элементов, имеющие одинаковые массовые числа. Ядра И. содержат разные числа протонов, но общее количество нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре у них одинаковое. Ср.Изотопы.

ИЗОТОПЫ – разновидности атомов одного химического элемента, отличающиеся массой. Содержат одинаковое число протонов, но различаются числом нейтронов и занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Ср. изобары.

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ - потоки элементарных частиц и квантовэлектромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул этого вещества.

КВАНТ ЭНЕРГИИ - конечное количество энергии, которое может излучить или поглотить микросистема (атом, молекула, атомное ядро и т.д.) в отдельном акте изменения ее состояния, т.е. приквантовом переходе.

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (электронов, атомов, молекул и т.д.) в заданных внешних полях (напр., электронов в кулоновском поле атомного ядра). Законы К.м. имеют вероятностный характер.

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА - целые или полуцелые (т.е. отличающиеся от целого на 1/2) числа, определяющие возможные дискретные числовые значения энергии, импульса и момента импульса системы (атома, молекулы), которая описывается законам квантовой механики.

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР - источник монохроматического когерентного электромагнитного излучения, действие которого основано на использовании явления вынужденного излучения. Излучение К.г. характеризуется высокой монохроматичностью, когерентностью, узкой направленностью и значительной мощностью. В зависимости от диапазона электромагнитного излучения различают два вида К.г.: лазер и мазер.

КВАНТОВЫЙ ПЕРЕХОД - скачкообразный переход квантовой системы (атома, молекулы и т.д.) с одного уровня энергии на другой. При переходе с более высокого уровня на более низкий система излучает энергию, а при обратном переходе ее поглощает. Излучение и поглощение энергии происходит квантами (порциями) энергии. См.Бора постулаты.

КРИТИЧЕСКАЯ МАССА - наименьшая масса ядерного горючего (урана, плутония), при которой происходит ядерная цепная реакция.

МАССОВОЕ ЧИСЛО - общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре; одна из основных характеристик атомного ядра. Обычно указывается слева вверху у символа химического элемента (напр. 4He,). Ср.зарядовое число.

НЕЙТРИНО - электрически нейтральная элементарная частица с весьма малой массой покоя, нулевым магнитным моментом и спином 1/2. Участвует только в слабом взаимодействии и имеет очень большую проникающую способность.

НЕЙТРОН - электрически нейтральная элементарная частица. Вместе с протоном входит в состав атомных ядер. В свободном состоянии н. неустойчив: распадается на протон, электрон и антинейтрино (период полураспада примерно 1000с). См.нуклон, ядерные силы.

НУКЛОН - общее название протона и нейтрона, т.е. частиц, из которых состоят атомные ядра. Протоны и нейтроны схожи по своим свойствам (см. ядерные силы) и поэтому могут рассматриваться как два различных зарядовых состояния одной и той же частицы - нуклона.

ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА - время, в течение которого количество нестабильных частиц уменьшается вдвое. Одна из основных величин, позволяющих описать поведение радиоактивных веществ.

ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ, квант действия (h) - одна из основных физических постоянных, отражающая специфику физических законов микромира и играющая фундаментальную роль в квантовой механике. h=6,63.10-34 Дж.с. Часто п.п. называют величину ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ1,05.10-34 Дж.с.

ПОЗИТРОН - элементарная частица с массой, равной массе электрона, положительным элементарным электрическим зарядом и спином, равным 1/2. Античастица электрона.

ПРОТОН - стабильная элементарная частица с положительным элементарным электрическим зарядом и спином 1/2. Вместе с нейтронами входит в состав атомных ядер всех химических элементов. В нейтральном атоме количество протонов равно количеству электронов. Количество протонов определяет атомный номер элемента в таблице Менделеева.

РАДИОАКТИВНОСТЬ – явление самопроизвольного превращения неустойчивых изотопов химического элемента в другие изотопы (обычно другого элемента), сопровождающееся испусканием элементарных частиц, атомных ядер и жесткого электромагнитного излучения. Различают естественную р. (изотопов, существующих в природе) и искусственную р. (изотопов, получаемых при ядерных реакциях).

РЕАКТОР ЯДЕРНЫЙ - устройство, в котором происходит управляемая цепная реакция деления ядер. См. ядерный реактор.

СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - один из видов взаимодействия элементарных частиц, характеризующийся наибольшей интенсивностью и присущий всем адронам. С.в. обусловлены ядерные силы и др. Ср. гравитационное, слабое и электромагнитное взаимодействия.

СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - один из видов взаимодействия элементарных частиц, характеризующийся минимальной (не считая гравитационного) интенсивностью. Присуще нейтрино и всем элементарным частицам, кроме фотона. С.в. ответственно за α-распад, за многие распады элементарных частиц и др., а также за все процессы взаимодействия нейтрино с веществом. Ср. гравитационное, сильное, электромагнитное взаимодействия.

ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - реакции слияния легких атомных ядер, в результате которых образуются более тяжелые (реакция синтеза ядер), происходящие  при сверхвысоких температурах (порядка 107К и более). Сопровождаются выделением огромного количества энергии. Напр., при полном превращении 1 кг водорода в гелий выделяется 8.1014 Дж, т.е. примерно в 10 раз больше, чем при делении 1 кг 235U и в 2.107 раз больше, чем при сгорании 1 кг бензина. В естественных условиях т.р. происходят на солнце и звездах, исскуственная т.р. получена пока лишь в форме неуправляемой реакции при взрыве водородной бомбы. См. управляемый термоядерный синтез.

УРОВНИ ЭНЕРГИИ - возможные значения энергии атома, молекулы или др. квантовой системы. Образуют энергетический спектр системы (непрерывный, дискретный или смешанный). Предположения о существовании у.э. для атомов впервые сделаны в 1913 г. Н. Бором (см.Бора постулаты) и затем подтверждены экспериментально в Опытах Д.Франка и Г.Герца.

УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕНЫХ ЧАСТИЦ - установки для получения направленных пучков электронов, протонов, легких атомных ядер и др. с энергией от сотен кэВ до сотен ГэВ. Используются в ядерной физике и физике высоких энергий для исследования характера различных взаимодействий и структуры микрочастиц, а также в промышленности (получение изотопов, дефектоскопия, стерилизация пищевых продуктов) и медицине.

ЦЕПНАЯ ЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ - см. ядерная цепная реакция.

ЭЛЕМЕНТ ХИМИЧЕСКИЙ - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и, следовательно, с одинаковым числом электронов. Основные характеристики - атомный  номер и атомная масса. Известно 113 элементов, 25 из них получены искусственно. Взаимосвязь Э.х. отражена в периодической системе элементов Менделеева.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ - простейшие структурные элементы материи, о которых на современном уровне нельзя сказать, что они являются простым соединением других частиц. Каждой э.ч. (за исключением “истинно нейтральных” фотона и некоторых мезонов) соответствует своя античастица. Взаимодействие пары частица - античастица приводит к аннигиляции. При изучении взаимодействия э.ч. особую роль играют сохранения законы.

ЭНЕРГИЯ ПОКОЯ - энергия тела (частицы) в системе, относительно которой тело (частица) покоится. Е0=m0c2, где m0 - масса покоя частицы.

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ - разность между энергией связанной системы частиц и суммарной энергией этих частиц в свободном состоянии. Для устойчивых систем отрицательна.

ЯДЕРНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ - реакция деления тяжелых атомных ядер под действием нейтронов, в каждом акте которой число нейтронов возрастает, так что может возникнуть самоподдерживающийся процесс деления. Сопровождается выделением огромного количества энергии (200 МэВ на каждое делящееся ядро урана или плутония).

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА  - отрасль энергетики, занимающаяся преобразованием  ядерной энергии в другие виды энергии с целью практического применения.

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ, атомная энергия - внутренняя энергия атомного ядра, связанная с движением и взаимодействием образующих ядро нуклонов. Возможны два способа получения я.э.: осуществление ядерной цепной реакции деления тяжелых ядер или термоядерной реакции синтеза легких ядер.

ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ - 1) природное я.г. - изотоп  235U(урана-235). 2) вторичное я.г. - искусственно получаемый в ядерном реакторе изотоп 239Pu (плутоний-239) и изотоп урана 233U(уран-233).

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - превращения атомных ядер, обусловленные их взаимодействием с элементарными частицами или между собой. Я.р. обычно происходят при бомбардировке тяжелых атомных  ядер более легкими ядрами или частицами. Используются для изучения строения и свойств атомных ядер, получения ядерной энергии и радиоактивных изотопов.

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ - взаимодействия между нуклонами в атомных ядрах определяющие (вместе с электромагнитными силами) строение и свойства ядер. Проявляются только на расстояниях порядка 10-15м и не зависят от заряда нуклонов. См.сильное взаимодействие.

ЯДЕРНЫЙ ВЗРЫВ - чрезвычайно быстрое выделение огромного количества энергии в результате цепной ядерной реакции или термоядерной реакции.

ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР, атомный реактор - устройство для осуществления и поддержания управляемой цепной ядерной реакции деления ядер тяжелых элементов.

ЯДРО АТОМНОЕ - положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточена почти вся его масса. Заряд  ядра  и атомный номер определяются числом протонов, а атомная масса - суммарным числом нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Размеры  тяжелых ядер достигают  10-14 м, плотность ядерного в-ва 1017 кг/м3.

www.eduspb.com

Зарождение квантовой теории. Гипотеза Планка.

Зарождение квантовой теории

В конце XIX в. многие ученые считали, что развитие физики завершилось по следующим причинам:

  1. Больше 200 лет существуют законы механики, теория всемирного тяготения.
  2. Разработана МКТ.
  3. Подведен прочный фундамент под термодинамику.
  4. Завершена максвелловская теория электромагнетизма.
  5. Открыты фундаментальные законы сохранения (энергии, импульса момента импульса, массы и электрического заряда).

 

В конце XIX -- начале XX в. открыты В. Рентгеном — X-лучи (рентгеновские лучи), А. Беккерелем — явление радиоактивности, Дж. Томсоном —электрон. Однако классическая физика не сумела объяснить эти явления.

Теория относительности А. Эйнштейна потребовала коренного пересмотра понятии пространства и времени. Специальные опыты подтвердили справедливость гипотезы Дж. Максвелла об электромагнитной природе света. Можно было предположить, что излучение электромагнитных волн нагретыми телами обусловлено колебательным движением электронов. Но это предположение нужно было подтвердить сопоставлением теоретических и экспериментальных данных.

 

Для теоретического рассмотрения законов излучений использовали модель абсолютно черного тела, т. е. тела, полностью поглощающего электромагнитные волны любой длины и, соответственно, излучающего все длины электромагнитных волн.

модель абсолютно черного тела

Примером абсолютно черного тела по излучающей способности может быть Солнце, по поглощающей - полость с зеркальными стенками с маленьким отверстием.

Зарождение квантовой теории

Австрийские физики И. Стефан и Л. Больцман экспериментально установили, что полная энергия Е, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютный температуры Т:

Е, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютный температуры Т,  где s = 5,67.10-8  Дж/(м2.К-с)—постоянная Стефана-Больцмана.

Этот закон был назван законом Стефана — Больцмана. Он позволил вычислить энергию излучения абсолютно черного тела по известной температуре.

 

Пример экспериментально полученных кривых распределения энергии в спектре излучения черного тела.

 

При заданном значении температуры Т интенсивность излучения черного тела максимальна и соответствует  определенному значению длины волны l. Немецкий физик В. Вин обнаружил, что при изменении температуры длина волны, на которую приходится максимальная энергия Еmax, убывает обратно пропорционально температуре, поэтому закон Вина (закон Вина). Используя законы термодинамики, В. Вин получил закон распределения энергии в спектре черного тела, который совпадал с экспериментальными результатами лишь в области больших частот.

Пример экспериментально полученных кривых распределения энергии в спектре излучения черного тела.

Английский физик Дж. Рэлей сделал попытку более строгого теоретического вывода закона распределения энергии. по закон приводил к хорошему совпадению с опытами в области малых частот. По этому закону интенсивность излучения должна возрастать пропорционально квадрату частоты. Следовательно, в тепловом излучении должно быть много ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, чего на опыте не наблюдалось. Затруднения в согласовании теории с результатами эксперимента получили название ультрафиолетовой катастрофы.

Законы электромагнетизма, полученные Максвеллом, оказались не в состоянии объяснить форму кривой  распределения интенсивности в спектре абсолютно черного тела. При удалении от этого значения интенсивность электромагнитного излучения плавно убывает.

 

Гипотеза Планка

Стремясь преодолеть затруднения классической теории при объяснении излучения черного тела, М. Планк в 1900 г. высказал гипотезу: атомы испускают электромагнитную энергию от дельными порциями —квантами. Энергия ЕЭнергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения

Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения

где h=6,63.10-34 Дж.с—постоянная Планка.

h=6,63.10-34 Дж.с

Иногда удобно измерять энергию и постоянную Планка вэлектронвольтах.

Тогда h=4,136.10-15 эВ.с. В атомной физике употребляется также величинапостоянная Планка. (1 эВ - энергия, которую приобретает элементарный заряд, проходя ускоряющую разность потенциалов 1 В. 1 эВ=1,6.10-19 Дж).

Таким образом, М. Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой.

 

www.eduspb.com

Фотон, формула Планка, энергия фотона. Тестирование онлайн, подготовка к ЦТ, курсы по физике в Минске.

Тестирование онлайн

Формула Планка

14 декабря 1900 г. Макс Карл Эрнст Людвиг Планк в докладе на заседании Берлинского физического общества выдвинул революционную гипотезу, что излучение света веществом происходит не непрерывно, а порциями, квантами.

Согласно гипотезе Планка наименьшая порция энергии, которую несет излучение, определяется по формуле (формула Планка):

Фотон

Развивая идею Планка, Эйнштейн предложил корпускулярную теорию света, предположив, что свет не только излучается, но распространяется и поглощается отдельными порциями. По теории Эйнштейна, монохроматическая электромагнитная волна представляет собой поток частиц - квантов или фотонов. Каждый фотон всегда движется со скоростью света и несет квант энергии. При взаимодействии с веществом фотон передает свою энергию одному или нескольким электронам, после чего фотона больше не существует.

Фотон - это удивительная частица, которая обладает энергией, импульсом, но не обладает массой! Фотон "обречен" всегда летать со скоростью света.

Свойства фотона:

1) Не имеет состояния покоя.

2) Безмассовая частица (m=0).

3) Электрически нейтрален (q=0).

4) Скорость его движения равна скорости света во всех инерциальных системах отсчета.

5) Энергия фотона пропорциональна частоте соответствующего электромагнитного излучения (формула Планка).

6) Энергия фотона может быть выражена через длину волны:

7) Модуль импульса фотона равен отношению его энергии к скорости:

fizmat.by


Читайте также
  • Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
    Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
  • Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
    Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
  • Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
    Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
  • Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
    Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
  • Найден источник водородных газов для нашей Галактики
    Найден источник водородных газов для нашей Галактики