Maksimum Planck

Işığın kuantum özellikleri

1900'de Alman fizikçi Max Planck bir hipotez yaptı: ışık sürekli olarak değil, ayrı kısımlarda yayılır ve emilir - nicelik(veya fotonlar). Enerji E her fotonun formülü ile belirlenir E = hv , nerede h - orantılılık katsayısı - Planck sabiti, v ışığın frekansıdır. ampirik olarak hesaplanmış h= 6,63 10 -34 J s. M. Planck'ın hipotezi birçok fenomeni, yani fenomeni açıkladı. fotoelektrik etki, 1887'de Alman bilim adamı G. Hertz tarafından keşfedildi. Daha öte fotoelektrik etki Rus bilim adamı Stoletov tarafından deneysel olarak incelenmiştir.

Nazilerin kurbanlarıydılar, Alman toplama kamplarının mahkumlarıydılar. Savaştan sonra Einstein nükleer silahsızlanma ve dünya hükümeti için lobi yaptı: “Üçüncü Dünya Savaşı dördüncü dünyada taşlar ve sopalar savaşacak." Öte yandan, milliyetçiliği hor gördü ve bir Yahudi devletinin en iyi çözüm olup olmadığı konusunda şüphelerini dile getirdi. Başlangıçta Yahudilerin ve Arapların aynı topraklarda birlikte yaşayacaklarını hayal etti. Ölümünden birkaç yıl önce İsrail ona ikinci cumhurbaşkanı olmasını teklif etti, ancak Einstein gerekli insan niteliklerine sahip olmadığı için onu reddetti.

Fotoelektrik etki ve yasaları

Stoletov'un deneyinin şeması

Fotoelektrik etki, ışığın etkisiyle bir maddeden elektronların atılmasıdır.
Araştırma sonucunda bulundu 3 fotoelektrik etki kanunu:
1. Doygunluk fotoakımı, gelen ışık akısı ile doğru orantılıdır.
2. Fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi, ışığın frekansıyla doğrusal olarak büyür ve yoğunluğuna bağlıdır.
3. Her madde için fotoelektrik etkinin hala gözlemlendiği bir maksimum dalga boyu vardır. Uzun uzunluklarda fotoelektrik etki yoktur.

Albert Einstein, Albert Schweitzer ve Bertrand Russell nükleer testler ve bombalarla savaştı. Bilim ve Dünya İşleri üzerine Pugwash Konferansları ve Bertrand Russell ile birlikte Russell-Einstein manifestosunu yayınladı ve çeşitli konferanslar düzenledi.

Örneğin, termal, kimyasal, mekanik, radyoaktif ama hepsinden önemlisi ışık enerjisi diyelim. Elektromanyetik radyasyonun yani ışığın dokularla etkileşimi, profesyonel olarak fototerapi dediğimiz bir iyileştirme yöntemine dayanmaktadır. fototerapi modern yöntem en doğal ışık enerjisi kaynağını kullanan tedavi. Işık, yaşamın özü ile doğrudan ilgili bir kavramdır. Kendisiyle sürekli olarak ve doğal bir formda mı yoksa tükenmez bir kaynak olarak mı karşılaştığımıza rağmen, bir asırda fiziksel özü hakkında hiçbir şey bilinmiyordu ve çalışması ilahiyatçıların elindeydi.

Fotoelektrik etki teorisi, 1905 yılında Alman bilim adamı A. Einstein tarafından oluşturuldu. Einstein'ın teorisi, bir metalden elektronların iş fonksiyonu kavramına ve kavramına dayanmaktadır. kuantum radyasyonu Sveta. Einstein'ın teorisine göre, fotoelektrik etki şu açıklamaya sahiptir: bir elektron kuantum ışığı emerek enerji kazanır. Metalden ayrılırken, her elektronun enerjisi, iş fonksiyonu olarak adlandırılan belirli bir miktarda azalır ( avy) . İş fonksiyonu, bir elektronun metali terk etmesi için verilmesi gereken minimum enerjidir. Metalin türüne ve yüzeyinin durumuna bağlıdır. Maksimum enerji kaçıştan sonra elektronlar (başka bir kayıp yoksa) formuna sahiptir :

Sadece ve sonraki yüzyılda, çoğunlukla İtalyan ve Fransız fizikçiler, sonunda ışığın cisimcik doğası fikrine yol açan bir dizi bilgi aldı. Ancak 17. yüzyılın ilk yarısında kimse çiçeklerin özünü açıklayamıyordu. Ancak bu yüzyılın sonunda, ilk kez ışık, uzayda vücudun yüzeyindeki her noktadan aynı hızla ve her yöne yayılan bir dalgaydı. Yeni bir alan belirir kuantum fiziği. Ona göre ışığın ikili bir karakteri vardır: dalga ve cisimcik.

Şu anda Konuşuyoruz dalgaların ve parçacıkların ikiliği üzerine. Bilimsel tıpta ışığın tedavi edici kullanımı ancak bir asırda kaydedilmiştir. Yüzyılın başında, dünya çapında ışık yayan özel lambaları işlemek için kullanılan ışık yayan enstitüler kuruldu. çeşitli uzunluklar Sonunda teknik terimle görüşün karanlık kısmı olarak adlandırılan hem görünür hem de kızılötesi veya ultraviyole dalgalar. Ülkemizde ışık tedavisinin öncüsü Edward Slavik. Tatil turizminin gelişimi, Yunanistan, İtalya, Fransız Rivierası'nda ünlü tatil köylerinin inşası veya dağ sanatoryumlarının gelişimi, doktorların bir tedavi yöntemi olarak güneşle ilişkili dağ havasında uzun süreli konaklama önermesine izin verdi.

bu Einstein denklemidir.

Eğer bir h v< avy , fotoelektrik etki oluşmaz. Sınır frekansı v dk ve sınırlayıcı dalga boyu λ maksimum aranan kırmızı kenarlık fotoğraf efekti. Şu şekilde ifade edilir: v min \u003d A / s, λ max \u003d λ cr \u003d hc/A burada λmax (λ cr) fotoelektrik etkinin hala gözlemlendiği maksimum dalga boyudur. Fotoelektrik etkinin kırmızı sınırı farklı maddeler için farklıdır, çünkü ANCAK maddenin cinsine bağlıdır.

Uzun yıllar boyunca, antibiyotiklerin keşfinden hemen önce, helyoterapi, diyet tedavisi ve yüksek kalorili diyetin tanıtılmasıyla birlikte, akciğer tüberkülozu için tek tedaviydi. Günümüzde helyoterapiyi öncelikle hastalıkların önlenmesinde kullanıyoruz. Güneş ışığının terapötik kullanımında, görünür dalga boylarında ışık ağırlıklı olarak temsil edilmesine rağmen, ultraviyole ve kızılötesi güneş ışığının etkilerini asla unutmamalıyız. Fototerapi bağımlılığı meteorolojik koşullar azalan ışık kaynaklarının gelişmesine yol açmıştır.

Fotoelektrik etkinin teknolojide uygulanması.
Çalışma prensibine göre fotoelektrik etki olgusu olan cihazlara fotosel denir. Bu tür en basit cihaz vakum fotosel. Böyle bir fotoselin dezavantajları şunlardır: zayıf akım, uzun dalga radyasyonuna karşı düşük hassasiyet, üretimde karmaşıklık, devrelerde kullanım imkansızlığı alternatif akım. Fotometride ışık şiddeti, parlaklık, aydınlatma ölçümünde, sinemada ses üretimi için, fototelgraf ve fototelefonlarda, üretim süreçlerinin yönetiminde kullanılır.

Gelişimleri, ışığın canlı bir hücre üzerindeki etkilerini daha derinlemesine incelemeyi mümkün kıldı ve ışık ışınlarının dalga boyu ile organizmanın tepkisi arasında güçlü bir ilişki olduğunu gösterdi. Dalga boyu 550 nm'den küçük veya 900 nm'den fazla olan monokromatik ışık hücre bölünmesini yavaşlatırken, ışığın 550 ile 900 nm arasındaki kırınımı hızlanır. Işınlanmış dokunun dalga boyu, su, hemoglobin, cilt ve melanin tarafından farklı absorpsiyonundan dolayı önemlidir. Modern fototerapi, her ikisi de farklı olan çeşitli ışık kaynakları kullanır. fiziksel özellikler yanı sıra canlı organizmalar üzerindeki etkisi.

Işığın etkisi altında akım taşıyıcılarının konsantrasyonunun değiştiği yarı iletken fotoseller vardır. Fotodirençlerin cihazı bu fenomene dayanmaktadır (dahili fotoelektrik etki). Otomatik kontrolde kullanılırlar. elektrik devreleri(örneğin metro turnikelerinde), AC devrelerinde, saatlerde, hesap makinelerinde. Yarı iletken fotoseller kullanılır Solar panellerüzerinde uzay gemileri, ilk arabalarda.

Bazı ışık türleri on yıllardır kullanılmış ve tıbbi ortamların ayrılmaz bir parçası haline gelmiş olsa da, diğerleri son birkaç yıldır tıpta kullanılmaktadır. Burada lazeri kastediyoruz. 6 7. Böylece, kuantum ışık üreteçleri ve radyasyon yükselticileri, yani elektromanyetik radyasyonun optik kaynakları olarak adlandırılırlar. Lazer ışınının özelliklerine göre lazerleri non-invaziv, terapötik ve invaziv, cerrahi olarak ayırıyoruz. Lazer ışını tek renk, tutarlılık ve polarizasyon ile karakterize edilir.

Maxwell'in elektrodinamik yasalarına dayanarak, ışığın uzayda sürekli olarak dağılan bir elektromanyetik dalga olduğuna göre, etkisiz oldukları ortaya çıktı. Fotoelektronların enerjisinin neden yalnızca ışığın frekansı tarafından belirlendiğini ve ışığın neden yalnızca yeterince küçük dalga boyunda elektronları çektiğini anlamak imkansızdı.

Bu özellikler, gerekli gücü küçük bir alana yansıtmanıza olanak tanır. Retina pıhtılaşması ve cilt damar bağlama için sert yakut lazer kullanıldı. Başlıca avantajları, esas olarak dermatolojik cerrahi ve onkoloji alanındaki bilgi birikimidir. Ve elbette, Orta ve Doğu Avrupa'dan klinisyenlerin ve araştırmacıların çalışmalarının önemli ölçüde baskın olması ilginçtir. Helyum-neon lazer ışını kaynağının keşfinden bu yana ve özellikle yıl sonundan bu yana, minyatür operasyonel olarak güvenilir yarı iletken kaynakların geliştirilmesiyle, non-invaziv lazer tedavisinde önemli ilerleme kaydedildi, doktorlar herhangi bir güçte bir lazer ışını oluşturabilir ve dalga boyu.

Fotoelektrik etkinin açıklaması 1905'te Planck'ın ışığın aralıklı emisyonu hakkındaki fikirlerini geliştiren Einstein tarafından verildi. Fotoelektrik etkinin deneysel yasalarında Einstein, ışığın süreksiz bir yapıya sahip olduğuna ve ayrı kısımlarda emildiğine dair ikna edici kanıtlar gördü.

Çek lazer uzmanları dünyaca ünlüler arasındadır. Burada Prof. Dr. Jiří Hubáček, Olomouc Fakülte Hastanesi Kulak Burun Boğaz Kliniği Onursal Başkanı, Çek Okulu'nun kurucusu olarak kabul edebileceğimiz ve bu kursta birkaç öğrenci yetiştiren Dr. Bugün Çek Cumhuriyeti'nde seçilmiş tıp disiplinlerinde fototerapi kullanımına odaklanan ve bu kılavuzun sonunda genel bir bakış verilen birkaç merkez bulunmaktadır.

Planck'ın hipotezine tam olarak uygun olarak, radyasyonun her bir bölümünün enerjisi E, frekansla orantılıdır:

h, Planck sabitidir.

Işığın kısımlar halinde yayılması gerçeğinden, ışığın yapısının süreksizliği hakkındaki sonuç henüz çıkmamaktadır. Sonuçta, maden suyu da şişelerde satılmaktadır, ancak bundan suyun bölünmez parçalardan oluştuğu sonucu çıkmaz.

Her ikisi de Uluslararası Tıp ve Cerrahide Lazer Tedavisi Akademisi ve Avrupa Tıbbi Lazer Derneği gibi uluslararası topluluklarda yaygın olarak temsil edilmektedir. Ancak lazer, profesyonel olmayan bir kişi tarafından kullanıldığında zarar görebilecek iyileştirilebilir bir ışındır. Kendileriyle çalışan doktorlar da dahil olmak üzere sağlık personeli mesleki eğitim almalıdır. Bu nedenle, genel halk için kullanılması istenmeyen bir durumdur. Ancak herkesin lazerle donatılmış bir işyerini ziyaret etme fırsatı yoktur.

Ancak, değiştirilmiş ışığın faydalı etkilerinden yararlanmamak ayıp olur. Bu nedenle, bioptron lambaları polarize ışık yaymak üzere tasarlanmıştır, ancak bu tutarlı değildir. Bu, ışınlanmış dokuya zarar verme olasılığının minimum olduğu ve profesyonel olmayanların da eğitimden sonra üzerinde çalışabileceği anlamına gelir. Bir bioptron lambası kullanmanın belki de en büyük yararı, minimum yan etkilerdir.

Sadece bir fenomen fotoelektrik etkiışığın süreksiz bir yapıya sahip olduğunu gösterdi: E = hv ışık enerjisinin yayılan kısmı gelecekte bireyselliğini koruyor. Sadece bütün kısım emilebilir.

Bir fotoelektronun kinetik enerjisi, enerjinin korunumu kanunu uygulanarak bulunabilir. Işığın bir kısmının enerjisi hv A iş fonksiyonunu gerçekleştirmek ve kinetik enerjiyi elektrona iletmek için kullanılır.

Literatürde, polarize ışık tedavisine karşı bir ters reaksiyon tanımına henüz rastlamadık. 8 9. Süreç sürekli olarak tekrarlanır ve belirli bir elektromanyetik dalga kaynağından uzayda dalgaların yayılmasına yol açar. Işık, x ışınları, gama ışınları, ultraviyole ışınları, kızılötesi ışınlar veya radyo dalgaları gibi bir elektromanyetik dalga türüdür. Bu bireysel radyasyon türleri, dalga boyu ve frekans bakımından farklılık gösterir. dediğimiz ışık için Elektromanyetik radyasyon yani insan gözüyle algılanır.

Sonuç olarak,

iş fonksiyonu elektronun metali terk etmesi için verilmesi gereken minimum enerjidir. Denklem (11.2), fotoelektrik etki ile ilgili temel gerçekleri açıklar. Einstein'a göre ışığın yoğunluğu, ışık huzmesindeki hv enerjisinin kuanta (kısımları) sayısı ile orantılıdır ve bu nedenle metalden kopan elektronların sayısını belirler. (11.2) formülüne göre elektronların hızı e, metalin tipine ve yüzeyinin durumuna bağlı olarak yalnızca ışık frekansı v ve iş fonksiyonu A tarafından belirlenir. Hız, ışık yoğunluğuna bağlı değildir.

Her dalga boyu farklı bir görsel algıya, ışığın rengine yol açar. Işık kaynakları, farklı maddelerin atomlarındaki enerji dönüşümleridir. Bir atom, örneğin ısı, ışık veya elektrik şeklinde enerji alabilir. Elbette, bir atomda belirli yollar boyunca çekirdeklerinin etrafında dolaşan elektronları duymuşsunuzdur. Sağlanan enerjinin etkisi altında çekirdekten bir mesafe hareket edebilirler. Bu durumda uzun sürmezler ve belirli bir süre sonra elektron orijinal yoluna döner ve fazla enerji ışık şeklinde yayılır.

Her madde için, fotoelektrik etki, yalnızca ışığın frekansı v belirli bir minimum V min değerinden büyükse gözlemlenir. Sonuçta, metale kinetik enerji vermeden bile bir elektronu metalden çekebilmek için, A iş fonksiyonunu yerine getirmek gerekir. Bu nedenle, kuantum enerjisi bu işten daha büyük olmalıdır:

Sınırlayıcı frekans V min ve sınırlayıcı dalga boyu max, fotoelektrik etkinin kırmızı sınırı olarak adlandırılır. Bunlar şu şekilde ifade edilir:

Işık daha sonra ışık kaynağından dalgalar halinde, su yüzeyindeki daireler gibi yayılır. Dalga dalgasına dik olan çizgi, ışığın yayılma yönünü gösterir ve ışık demeti olarak adlandırılır. Çevreışığın yayılabileceği, optik özelliklerine bağlı olarak farklılık gösterir. Saydam saydam bir ortamda, nesnenin emilen dalga boyunun tamamlayıcı renginde renklenmesine neden olan ışık emilimi yoktur ve ışık saçılması yoktur. Işık saydam bir ortamdan geçer, ancak kısmen saçılır.

burada max (cr), fotoelektrik etkinin hala gözlemlendiği maksimum dalga boyudur. Bu isim, ışık dalgalarına benzetilerek ortaya çıktı, çünkü maksimum dalga boyu görülebilir ışık kırmızıya karşılık gelir.

Opak bir ortamda, ışık güçlü bir şekilde emilir veya ona hiç ulaşamaz ve yüzeye yansır. Optik ortamın bir bütün olarak aynı optik özelliklere sahip olup olmamasına bağlı olarak, homojen veya homojen olmayan bir ortamdan bahsediyoruz. Cilt opak ve heterojendir. Işık farklı ortamlarda farklı hızlarda hareket eder. Işık iki farklı optik ortamın arayüzüne çarptığında, ışık yansır ve kırılır. Kararsız bir ortamdaki ışığın hızı, frekansına bağlıdır.

Bu fenomene ışık dağılımı denir. Işık dağılımı, tüm frekanslardaki ışığın tek renkli göründüğü beyaz ışığın kullanımına izin verir. Işığı bölmek için optik prizmalar kullanılır. Saçak spektrumu, en azından kırmızı spektral bileşen sapacak ve çoğu mor olacak şekilde düzenlenmiştir. Işık dalga boylarının önemli tezahürü, özellikle tek renkli ışık, bir engeldir. Fenomen, farklı katkıların bir dizilişinden oluşur Tutarlı ışık veya aynı frekansa sahip ışık Lazer radyasyonu Belirli bir konumdaki farklı ışık Bioptron dalgaları ile uyumsuz ışık veya ışık.

İş fonksiyonu A, maddenin tipine bağlıdır. Bu nedenle, fotoelektrik etkinin (kırmızı sınır) sınırlayıcı frekansı Vmin, farklı maddeler için farklıdır.

Fotoelektrik etkinin üçüncü yasası: Her madde için fotoelektrik etkinin hala gözlemlenebileceği bir maksimum dalga boyu vardır. Daha uzun dalga boylarında fotoelektrik etki yoktur.

Çinko için kırmızı sınır, max = 3,7 10 -7 m (ultravolet radyasyon) dalga boyuna karşılık gelir.

Onun tezahürü, bir girişim yapısının görünümüdür. Monokromatik ışıkta girişim, açık ve koyu bantların oluşumunda, beyaz ışıkta bir gökkuşağının oluşumunda kendini gösterir. Işığın dalga boylarının bir başka önemli tezahürü, ışığın kırılması veya bükülmesidir. Sonuç olarak, ışık hemen yayılmaz ve ayrıca engellerin arkasında oluşturulan geometrik gölge alanına da yayılmaz.

Doğal polarize olmayan ışık çeşitli şekillerde polarize edilebilir: yansıma, kırılma, çift kırılma veya polarize filtreler. Işığın çift kırılma ile polarizasyonunda, kristallerin anizotropisi, yani farklı yönlerde farklı ışık yayılım hızları kullanılır. Tek renkli ışık her zaman eliptiktir. Özel bir durum dairesel veya doğrusal polarizasyondur. Uygulamalı ve teknik optikte, plastik taşıyıcıların dikroik polarizörleri, farklı polarize ışık yönleri için farklı absorpsiyon sergileyen dikroik kristallerin bulunduğu polarize ışık üretmek için sıklıkla kullanılır.

Bu, ultraviyole ışınlarını engelleyen bir cam plaka yardımıyla fotoelektrik etkiyi durdurma deneyimini açıklar. Alüminyum veya demirin çalışma işlevi çinkonunkinden daha büyüktür. saat alkali metaller aksine iş fonksiyonu daha azdır ve kırmızı sınıra karşılık gelen dalga boyu max daha uzundur. Yani, sodyum için max = 6.8 10 -34 m.

Einstein denklemini (11.2) kullanarak Planck sabiti h bulunabilir. Bunu yapmak için, V ışığının frekansını, A iş fonksiyonunu ve ölçümünü deneysel olarak belirlemeniz gerekir. kinetik enerji fotoelektronlar. Benzer ölçümler ve hesaplamalar h = 6.63 10 -34 J s verir. Tamamen farklı bir fenomenin teorik çalışması sırasında Planck'ın kendisi tarafından tam olarak aynı değer bulundu - termal radyasyon. Planck sabitinin farklı yöntemlerle elde edilen değerlerinin çakışması, ek olarak, emisyonun süreksiz doğası ve ışığın madde tarafından emilmesi hakkındaki varsayımın doğruluğunu teyit eder.

Einstein'ın (11.2) denklemi, görünürdeki basitliğine rağmen, fotoelektrik etkinin temel yasalarını açıklar. Einstein'a ödül verildi Nobel Ödülü fotoelektrik etki teorisi üzerine yaptığı çalışmalar için.


1. Işığın cisimcik özelliklerinin varlığına hangi gerçekler tanıklık ediyor!
2. Kırmızı kenarlık fotoğraf efekti nedir!

Myakishev G. Ya., Fizik. 11. sınıf: ders kitabı. genel eğitim için kurumlar: temel ve profil. seviyeler / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; ed. V. I. Nikolaev, N. A. Parfenteva. - 17. baskı, gözden geçirilmiş. ve ek - E.: Eğitim, 2008. - 399 s.: hasta.

Denemeler, fizik ödevleri indir, ders kitaplarını ücretsiz indir, çevrimiçi dersler, sorular ve cevaplar

ders içeriği ders özeti destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine muayene çalıştayları, eğitimler, vakalar, görevler ev ödevi tartışma soruları retorik sorularöğrencilerden İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler grafikler, tablolar, mizah şemaları, fıkralar, şakalar, çizgi roman benzetmeleri, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı hile sayfaları için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi derste yenilik unsurlarının eskimiş bilgiyi yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yıl için takvim planı yönergeler tartışma programları Entegre Dersler