Foton enerjisini hesaplayın

Bu ilişki Bohr frekans koşulu olarak bilinir. Denklem 3, belirli bir frekans emisyonunun enerjisini bulmak için uygulanır. Bir fotonun enerjisini, bir foton molüne karşılık gelen bir sayı ile çarpar, yani. Avogadro sabiti. Fotoelektrik etki, elektromanyetik radyasyonun korpüsküler doğasının bir testini sağlar.

Bir enerji durumundan daha düşük bir enerji durumuna geçiş yaptığında, atom bir foton olarak ayrılan enerjisini kaybeder. Enerji kaybı ne kadar büyük olursa, yayılan radyasyonun frekansı o kadar yüksek olur. Fotoelektrik etki, elektromanyetik radyasyonun davranışları parçacıklarınkine benzer fotonlar olduğu tezini güçlü bir şekilde yansıtır. Ancak elektromanyetik radyasyonun bir dalga gibi davrandığına dair birçok test var! En ezici olanı, ışık ışınları yolu boyunca yer alan bir nesne tarafından üretilen yüksek ve düşük yoğunluklu bir görüntü olan kırınım olgusudur.

Bir yol boyunca ilerleyen dalgaların tepeleri ve dalgaları, farklı bir yol izleyenlerin tepe ve karıncıklarına müdahale ettiğinde bir kırınım görüntüsü oluşur. En yaygın parazit saçakları, bir CD'nin yüzeyinde oluşan yanardöner renklerdir. Zirveler çakışırsa, dalganın genliği artar ve bu artışa yapıcı girişim denir. Bunun yerine dalganın tepe noktaları diğerinin karıncıklarıyla çakışırsa, yıkıcı girişim nedeniyle genlik azalır.

Bu etki, maddenin yararlı bir teknik çalışmasının temelidir. Örneğin, X-ışını kırınımı bunlardan biridir. temel fonlar Moleküllerin yapısını incelemek. Bilim adamlarının neden bir şekilde şaşırdıklarını anlayabilirsiniz! Bazı deneylerin sonuçları, elektromanyetik radyasyonun cisimcik olduğunu anlamalarına yol açtı ve diğer deneyler onları elektromanyetik radyasyonun salınım yaptığını keşfetmeye yöneltti. Bütün bunlar bizi modern fiziğin kalbiyle tanıştırıyor. Deneyim bizi, dalgaları ve parçacıkları iç içe gören elektromanyetik radyasyonun ikili dalga gövdesi dediğimiz şeyi kabul etmeye zorlar.

Dalga deseni içinde, radyasyon yoğunluğu dalga genliğinin karesiyle orantılıdır; parçacık modelinde, bir an için anında mevcut olan fotonların sayısı ile orantılıdır. Uzun bir süre dalga karakterine sahip olan elektromanyetik radyasyon aynı zamanda bir parçacık karakterine sahipse, Dalton parçacıklarından beri düşünülen malzemenin de dalga benzeri özelliklere sahip olduğu düşünülebilir mi?

Hızın kütle çarpımı parçacığın lineer momentumu p adını alır, bu nedenle denklem 5a aşağıdaki gibi de Broglie oranı olarak yeniden ifade edilebilir. Yaklaşık 250 µm aralıklı merkezlerle kristal içindeki atomların düzenli düzeni, dalgaları dağıtabilen ve aslında bir kırınım görüntüsünü gözlemleyebilen bir model görevi görür. Günümüzde elektron kırınımı, moleküler yapının belirlenmesi ve katı yüzeylerin yapısının incelenmesi için önemli bir yöntemdir.

Parçacık Dalga Boyu Tahmini

Aşağıdakileri okuyarak parçacıkların aşındırıcı özelliklerinin neden hiçbir zaman belirgin olmadığını anlayacaksınız. 1 m s - 1 hızla hareket eden 1 g kütleli bir parçacığın dalga boyunu hesaplar. Söz konusu parçacık herhangi bir atom altı parçacıktan çok daha ağır olduğu için çok kısa bir dalga boyu beklenir.

Bilinen bir kütle parçacığının dalga boyunu bulmak için Denklem 5a'yı uygulayın. Beklendiği gibi, parçacığın dalga boyu çok küçüktür, neredeyse yetersizdir; aynısı normal hızda hareket eden diğer herhangi bir makroskopik nesne için de geçerlidir. Elektronlar hem korozif özelliklere hem de korpüsküler özelliklere sahiptir.

Soldan gelen radyasyon iki kısa mesafeden geçtiğinde, her biri birbiriyle girişim yapan dairesel dalgalar üretir. Müdahalenin yapıcı olduğu durumlarda, yarıkların arkasındaki ekran parlak bir çizgi gösterir; girişimin yıkıcı olduğu yerde, ekran karanlıktır.

İki bileşenli dalgalar "faz uyumundadır": tepe noktaları ve karıncıkları çakışır. Ortaya çıkan değerin bir genliği vardır, toplamına eşit bileşenler. Radyasyonun dalga boyu girişim sonucu değişmez: sadece genliği değiştirir. Yokedici girişim. "Faz uyumsuzluğunda" iki bileşenli dalgalar: birinin tepe noktaları diğerinin karıncıklarıyla çakışır. Alıcı kapasitesi, çok daha küçük bir bileşen genliğine sahiptir.

Sudaki dalgalar kırınım ve kesiştiğinde, kanatları ve tepe noktaları eşleşirse yapıcı girişim yaratırlar; bu durumda genlikleri faz dışı ise iptal edildiklerinde eklenir. Davisson ve Germer, bir kristalden yansıyan elektronların kırınım görüntüsü ile sonuçlandığını gösterdi. İskoçya, Aberdeen'de çalışan Thomson, ince bir altın levhadan bile kırınım görüntüsü ürettiklerini gösterdi.

Bölüm Atomları: Kuantum Alemi

5.0 g'lık bir mermi mermisinin dalga boyunu hesaplar. çift ​​hız ses. Dalga korpus ikiliği, klasik fiziğin temellerini yok eder. Klasik mekanikte, her parçacık belirli bir yörüngeyi takip eder, yani. belirli bir anda konumun ve doğrusal momentin anında meydana geldiği bir yörünge. Bunun yerine, dalga gibi davranan parçacığın tam yeri belirlenemez. Örneğin, bir gitar ipi düşünün: Bir dalga ip boyunca tek bir nokta bile bulmadan yayılır.

Dolayısıyla hidrojen atomunun elektronu, çekirdeğin etrafında belirli bir yörüngeye göre yörüngesel bir parçacık olarak tanımlanamaz. Çekirdeğin etrafında düzenli yörüngeler yapan elektronun popüler görüntüsü sonsuza dek ortadan kaldırılmalıdır. Üstesinden gelmek imkansız. içinde olduğunu bilirsek şu an parçacık bir noktadadır, konumu hakkında bir şey söyleyemeyiz, bu bir dakika sürer! Bu ilkenin matematiksel ifadesi.

Başka bir deyişle, iki eşzamanlı ölçümün belirsizliklerinin ürünü, belirli bir sabit değerden az olamaz. Belirsizlik ilkesinin şu durumlarda çok az pratik anlamı vardır. Konuşuyoruz makroskopik nesneler hakkında, ancak büyük önem elektronlar gibi atom altı parçacıklar durumunda.

Heisenberg Belirsizlik İlkesi, bir parçacığın aynı anda hem zamanını hem de konumunu tam olarak bilmenin imkansız olduğunu belirtir. İkiciliği bir dalga külliyatı ile haklı çıkarmak için, yirminci yüzyıl bilginleri, önceki yüzyılda kabul edilen sorunun tanımını düşünmekten kendilerini alamadılar. Etkili teoriyi ilk formüle edenlerden biri, temel kavramı tanıtan Avusturyalı bilim adamı Erwin Schrödinger'di. kuantum teorisi.

Schrödinger, parçacıkların kesin yörüngesi kavramını dalga fonksiyonu, ψ, ile değiştirdi. matematiksel fonksiyon, değeri konuma göre değişir. Dalga fonksiyonunun anlamının fiziksel olarak nasıl yorumlanacağını öneren Alman fizikçi Max Born'du. Born'un dalga fonksiyonu yorumuna göre, belirli bir bölgede bir parçacık bulma olasılığı ψ 2 değeriyle orantılıdır. Daha doğrusu ψ 2 olasılık yoğunluğunu, yani. küçük bir alanda bir parçacık bulma olasılığının bu alanın hacmine oranı. Bu nedenle parçacığın küçük bir uzaysal bölgede olma olasılığını hesaplamak için bu bölgenin hacmiyle ψ 2'yi çarparız.

Nerede ψ birbirini götürürse ve dolayısıyla sıfır da ψ 2'dir, parçacığın olasılık yoğunluğu sıfırdır. ψ'nin sıfırdan geçtiği nokta, dalga fonksiyonunun düğümü olarak tanımlanır; bu, düğümdeki parçacığın olasılık yoğunluğunun sıfır olduğu anlamına gelir. Kuantum mekaniğine göre, bir kutudaki bir parçacık yalnızca bazı dalga boylarına sahip olabilir λ; ve ayrıca iki ucuna sabitlenmiş bir gitar ipi herhangi bir λ değerine sahip dalgalar tarafından sallanamaz, alan yalnızca orana uyan belirli dalga boylarını düzenler.

Bir parçacığın belirli bir konumda olma olasılık yoğunluğu, o noktadaki dalga fonksiyonunun karesiyle orantılıdır; dalga fonksiyonu, parçacığın Schrödinger denklemi çözülerek çözülür. İkincisi, yalnızca belirli enerjilere sahip olma yeteneğine sahiptir.

İlk altı dalga fonksiyonu ve ilgili enerjileri rapor edilir. Işık, gıdamızın ana enerji kaynağı olduğu için yaşam için bir ön koşuldur. Işık, dinde, yaratıcılık, şiir, edebiyat, dil ve kültürle ilgili hikayelerde ayrılmaz ve ayrılmaz bir role sahiptir. Bir gün batımı, gün doğumu, gökkuşağı, kuzey gün doğumu ve astral aurora gözlemlediğinizde ışık aynı zamanda "atmosferik" bir görüntüdür. Zaten Yunan ve Arap filozofların zamanında, ışık teorileri görünür olanlarla yakından ilişkiliydi: ışık görmemizi sağlar ve gözlük, kontakt lens ve lazer cerrahi tedavisi gibi optik aletler görme keskinliğini artırır. Yüzdeki kusurları ve göz hastalıklarını teşhis ve tedavi etmek için ışığın kullanıldığı süre, retinamızdaki fotofizik ve sahip olduğumuz kameralarda bulunan yarı iletken dedektörler sayesinde mümkündür.

Renkler zenginleştirir çevreçevremizde, evlerimizi ısıtan, şehirlerimizi ve yaşamlarımızı iyileştiren, her alanda büyük bir insani uyarıcı kaynağıdırlar. Güneş ışığı, ay ve ayrıca yıldızlar her zaman büyük bir güzellik kaynağı ve aynı zamanda insan için bir gizemdir. Işık bunun temelidir modern dünya: üretme, manipüle etme, iletme ve tespit etme yeteneği, iletişim, endüstri, tıbbi cihazlar, kamusal sanat, biyoteknolojik araçlar, eğitim ve Eğitim programları ve bunu yapan tüm araçlar Bilimsel araştırma giderek daha gelişmiş.

Işık da bizim için evrenin yaratılışı ve yıldızlarda meydana gelen fotoğrafik süreçler ile evrende işleyen fizik yasalarının evrensel doğası hakkında bir bilgi kaynağıdır. Işık, spektroskopik çalışmalar sayesinde atomların ve moleküllerin gerçek yapısı hakkındaki teorik ve deneysel bilgimizde büyük başarılar elde etmeyi mümkün kılmıştır. Bu aynı Kuantum mekaniği doğuşunu ve gelişimini ışığın incelenmesi ve madde ile etkileşimi yoluyla gördü.

Bugüne kadar, farklı kültürlerden ve halklardan gelen tüm insanlıktan insanları birleştirmenize ve bağlamanıza izin verir, ışık bizi büyüler, uyarır ve yakınlaştırır. Çocuklar, güneş ışınlarını bir mercek aracılığıyla birleştirerek ateşi yakabildiklerinde şaşırırlar ve yetişkinler de mikroskop veya teleskopla mikrokozmosu ve makrokozmosu gözlemlerken şaşırırlar.