Dualizm korpuskularno-falowy



Yüklə 18,02 Kb.
tarix17.11.2018
ölçüsü18,02 Kb.

DUALIZM KORPUSKULARNO­-FALOWY


  1. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne




  1. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne po­lega na wybijaniu elektronów z powierzchni metali przez promieniowanie elektromagne­tyczne.

W wyniku przeprowadzonych doświadczeń polegających na wybijaniu z powierzchni metali przez światło elektronów (nazywa się je fotoelektronami zaobserwowano że :

  • ilość emitowanych elektronów jest pro­porcjonalna do natężenia padającego promieniowania.

  • dla każdego metalu istnieje pewna czę­stotliwość graniczna ν0, poniżej której zjawisko nie zachodzi (dla żadnej war­tości natężenia oświetlenia) .

  • energia emitowanych elektronów zależy od częstotliwości fali, nie zależy nato­miast od jej natężenia, a więc jej ener­gii

  1. Wyjaśnienie zaobserwowanych faktów wy­maga założenia korpuskularnej natury światła. Wyjaśnienie takie podał Einstein. Przyjął on, że:

    • Światło jest wiązką cząstek - fotonów.

    • E
      nergia fotonu (w języku korpuskular­nym ) jest proporcjonalna do długości fali (w języku falowym) .





    • Aby wyrwać elektron z powierzchni me­talu należy mu dostarczyć określonej energii, zwanej pracą wyjścia W.

    • Energia kinetyczna fotoelektronu (maksy­malna) jest równa energii fotonu (Ef = h·ν) pomniejszonej o pracę wyjścia W .




    • M
      ożna więc napisać (wzór Millikana-Einsteina):


gdzie :

Ek – energia kinetyczna wybitego elektronu

h - stała Plancka h= 6,63·10-34 J·s

ν (lub f ) - częstotliwość fali świetlnej;

W - praca wyjścia.




  1. Fotony

Fotony są trwałymi cząstkami (kwan­tami) promieniowania elektromagnetycz­nego, nośnikami oddziaływań elektroma­gnetycznych nie posiadającymi, ładunku elektrycznego ani masy spoczynkowej (ich masa spoczynkowa jest równa zeru), którym przypisuje się energię:





Ef – energia fotonu ( kwantu promieniowania )

h - stała Plancka;

ν - częstotliwość promieniowania elektro­magnetycznego;

c - prędkość światła w próżni ;

λ – długość fali elektromagnetycznej

pf – pęd przypisany fotonowi
M
asa poruszającego się fotonu związana jest wyłącznie z unoszoną przez niego ener­gią. Można ją wyrazić wzorem:

Fotony względem każdego obserwatora w próżni poruszają się z taką samą prędko­ścią, równą prędkości światła c. Pęd fotonu dany jest wzorem:







  1. Zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona polega na rozpraszaniu promieniowania rentgenowskiego na swo­bodnych elektronach, w wyniku czego pro­mieniowanie rozproszone ma większą dłu­gość fali niż promieniowanie padające.



Aby to zjawisko wyjaśnić, należy założyć, że miało miejsce sprężyste zderzenie dwóch poruszających się cząstek: fotonu i elek­tronu, podczas którego spełniona była za­sada zachowania energii i pędu.

W cza­sie zderzenia foton przekazuje część swojej energii i pędu elektronowi, stąd wzrost dłu­gości fali rozproszonego fotonu.



III . Dualizm korpuskularno-falowy


  1. Promieniowanie elektromagnetyczne, czyli również światło, wykazuje dwoistą naturę:

    • korpuskularną (zjawisko fotoelektryczne ze­wnętrzne i , zjawisko Comptona )

    • falową (dy­frakcja, interferencja) .




  1. Światło (jak również materia! ) jest więc jednocześnie strumie­niem cząstek i falą.


IV . Hipoteza de Broglie'a


        1. Według de Broglie'a nie tylko fotonom, lecz wszystkim cząstkom można przypi­sać jednocześnie naturę korpuskularną i fa­lową.




        1. Przypuszczenie to zostało potwier­dzone eksperymentalnie (np. dyfrakcja i interferencja elektronów, neutronów, atomów helu, cząsteczek wodoru).




        1. K
          ażdej porusza­jącej się cząstce może być zatem przypisy­wana odpowiednia fala materii, zwana falą de Broglie'a, której długość  jest uzależ­niona od pędu p cząstki:

h - stała Plancka.

h= 6,02  10-34 Js



V. Zasada nieoznaczoności Heisenberga


              1. Nie można jednocześnie dokładnie zmie­rzyć dwóch sprzężonych ze sobą (komplementarnych ) wielkości fizycznych, np. pew­nej składowej położenia i odpowiadającej jej składowej pędu cząstki.

x - niepewność pomiaru współrzędnej po­łożenia;

px - niepewność pomiaru odpowiedniej składowej pędu.

h- stała Plancka


              1. Podobna zależność istnieje pomiędzy ener­gią procesu fizycznego i czasem, w jakim ten proces zachodzi.

E - niepewność pomiaru energii;

t - niepewność pomiaru czasu.

h- stała Plancka


  1. Z zasady nieoznaczoności wynika, że im do­kładniej wyznaczy się jedną wielkość (np.

położenie lub energię), tym mniej dokładnie zostanie określona ta druga wielkość (odpo­wiednio: składowa pędu lub czas).

Zasada nieoznaczoności jest konsekwencją dualizmu korpuskularno-falowego i stosuje się ją do wszystkich obiektów, które wyka­zują dwoistą naturę.









Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2019
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə