Fotonii, efectul fotoelectric, efectul Compton

Impulsul total fotonului este egal cu
(7) Energie -
(8)
Noi folosim acum raportul. dă
(9)

3. Efectul fotoelectric

Problema 3 în aparatul prezentat în figură, catodul fotocelulă pot fi realizate din diverse materiale. Pe figura învecinată prezintă grafice ale tensiunii Uzap blocare a n frecvența luminii de iluminare pentru două materiale catodice diferite. De ce dependența de Uzap (n) este liniară? Ce material are o funcție mare de lucru? Care este sensul fizic al punctelor A și B pe grafic?

4. Obiectiv Pentru a determina constanta lui Planck a fost asamblat circuitul prezentat în figură din problema anterioară. Tensiunea Măsurători cutoff a relevat faptul că, atunci când sunt iluminate cu lumină fotocelula violet 7,5 x frecvența de 1014 Hz, tensiunea de blocare Uz1 = 2 V și pentru lumina roșie, cu o frecvență de 3,9 × 1014 Hz tensiune prag egal Uz2 = 0,5 V. ceea ce este valoarea constantei Planck obținute din aceste date?

4. efect Compton

Problema 5. Care este lungimea de undă Compton a pionului încărcat, în cazul în care energia de repaus este de 140 MeV?

Sarcina 6. Lungimea de undă a razelor X după Compton pe electroni a crescut cu 3 x 10-13 m. Sub lungime de undă ce de măsurare a unghiului de împrăștiere a fost efectuat?

Sarcina 7. [Orir, 18, str.436]. Un foton cu o energie de 100 keV suferă Compton, la un unghi de 90 °. Care este energia după ciocnire? Care este energia cinetică a electronului de recul? Se determină direcția de mișcare a electronului recul.

Decizie. energia fotonica împrăștiate este egal cu

Energia cinetică a energiei de recul a electronilor de fotoni este egal cu diferența înainte și după împrăștiere, t. E.
Ekin = E-E` »keV 16.2.

Din legea conservării impulsului și starea problemei pe care componenta a impulsului de electroni după interacțiunea în direcția de propagare a fotonului incident este egală cu valoarea inițială foton impuls p = E / c. Componenta transversală a impulsului de electroni este egal cu minus împrăștiată foton impuls p ^ = E` / c. Astfel,
(14)

5. Tema

5.1 pregătesc pentru testele pe „fotoni, efectul fotoelectric, efectul Compton.“

activitatea 2.1.6

examinare
„Photon efect fotoelectric, efectul Compton“

Problema 1. Determinarea fotoelectric prag fotocatodic 2 funcția de lucru eV.

Problema 2. Găsiți electronii viteza maximă ejectat dintr-un metal cu o lungime de undă de lumină în efectul fotoelectric l = 4 x 10-7 m. Dacă funcția de lucru a unui metal este egal cu 1,9 eV.

Problema 3. Se determină funcția de lucru a electronilor fotocatodul, atunci când este iradiat cu lumină cu o frecvență n = 1,6 × 1015 Hz tensiune fotocurentul blocare se oprește atunci când 4.1 V.

Sarcina 4. Unul dintre plăcile unui condensator plan este iradiat cu lumină monocromatică, cu o lungime de undă l = 200 nm. Condensatorul este încărcat la o diferență de potențial maxim de 3 V. Determinarea funcției de lucru pentru materialul plăcii.

Problema 5. Un foton cu energie Ex = 2mec2 atunci când împrăștiate de un electron staționar pierde jumătate din energia (mine - masa invariante a unui electron). Localizați un unghi de împrăștiere între direcțiile de deplasare a fotonilor și electroni impactul împrăștiată.

Target 6 [opțional]. Găsiți maxim împrăștierea unghiului de fotoni cu raze X asupra electronilor Jmax fixe, dincolo de care fotonii de raze X imprastiate nu pot produce o pereche de electroni pozitron în interacțiunea ulterioară cu materia.

opţiunea II

Problema 1. Pragul fotoelectric pentru metal este de 4,5 eV. Determinați funcția de lucru.

Problema 2. Când frecvența luminii incidente pe suprafața unui metal cu o funcție de lucru de 2.2 eV. viteza maximă a fotoelectronilor este de 1000 km / s?

Problema 3. Când tensiune inversă, care se termină într-o fotocurentul cesiu fotocelulă sub iradiere cu lumină de lungime de undă l = 400 nm. Granița roșie a efectului fotoelectric cu cesiu este de 620 nm.

Sarcina 4. Raza de razele ultraviolete cu lungimea de undă de l = incidentul 10-7 m 10-6 W pe fotocatodul. Se determină efectul fotocurentului apare în cazul în care fiecare dintre fotoni incidentul de pe suprafața fotocatodic are un 1 din 100 sansa de electroni smulge.

Problema 5. Fotonul este împrăștiată de electroni staționare. J ce unghi față de direcția inițială de mișcare a fotonului se va muta reculul de electroni dacă energia fotonului incident este Ex = 2mec2. și jumătate din această energie se pierde în împrăștierea unui foton?

Target 6 [opțional]. Găsiți maxim împrăștierea unghiului de fotoni cu raze X asupra electronilor Jmax fixe, dincolo de care fotonii de raze X imprastiate nu pot produce o pereche de electroni pozitron în interacțiunea ulterioară cu materia.

activitatea 2.1.7

proprietățile de undă ale particulelor

2. Valuri de probabilitate

2. Particulele 1-waves

Luați în considerare experimentul cu un fascicul de lumină monocromatică de intensitate scăzută. Să presupunem că fasciculul trece printr-un orificiu cu diametrul fin de mai multe lungimi de undă. În orice moment prin gaura trece doar o singură particulă. Deoarece receptorul va lua placă fotografică de înaltă rezoluție, cu o dimensiune foarte mică de cereale. Realizăm mai multe experimente cu creșterea timpului de expunere.

La nivel scăzut de expunere pe film sunt imprimate puncte individuale împrăștiate la întâmplare - boabe înnegrite, care are unul sau mai mulți fotoni. Nici un ordin în distribuția lor nu pot fi luate în considerare. Cu toate acestea, dacă impunem pe reciproc, câteva dintre aceste plăci fotografice sau de a face timpul de expunere este de câteva ori mai mare, cu atât mai dens distribuția punctelor începe să se uite prin model - modelul de difracție. Expunerea indelungata pe placa mai bună model de difracție vizibilă a unui orificiu circular. Figura secvență de imagini cu plăci fotografice imprimate creșterea expunerii capturate.

Experimentele privind efectul fotoelectric, efectul Compton, imagini statice în condiții de lumină scăzută și expunere scăzută indică faptul că lumina este un flux de particule - fotoni. Mișcarea fiecărui individ foton de accident. În principiu, este imposibil de prezis în ce loc fotonului va zbura pe ecran.

În efectuarea unui număr mare de experimente (Experiment - o deschidere a unui singur foton prin gaură, creșterea timpului de expunere este echivalentă cu creșterea numărului de experimente), o multitudine de rezultate ale fiecărui experiment oferă o distribuție spațială regulată a fotonilor (modelul de difracție). Distribuția fotonilor este aceeași ca distribuția intensității undei electromagnetice clasice difractate printr-o gaură circulară.

Astfel, se presupune că particula este asociat val. Pătrat amplitudinea undei la acel punct este egal cu șansa, sau probabilitatea, să fie un foton în punctul dat.

Cazul determinate de un eveniment, modelele sunt prezentate la încercări repetate în aceleași condiții. De exemplu, când întoarceți o monedă, este imposibil de ghicit sigur că toamna - capete sau cozi, dar dacă face un număr mare de aruncări, apoi identifica modele - aproximativ jumătate din testul se termină cu pierderea vultur și jumătate - cozi.

Important: în cazul în care intensitatea fasciculului este atât de mică încât zboară prin gaura de un foton pe secundă, astfel încât fotonii, probabil, nici o influență asupra reciproc, nu este, după o lungă perioadă de timp pe placa este încă manifestă o caracteristică model de difracție a trecerii undei prin gaura. Prin urmare, unda asociată cu fiecare particulă. Fiecare particulă este difractat.

Particulele Vyvod.Fotony-. Mișcarea fiecărui foton este imprevizibil. Probabilitatea de comportament previzibil. Probabilitatea procesului val de particule comportament controlat. Pătratul amplitudinii acestui val în regiunea spațiului dă probabilitatea de a particulei în porțiunea.

Întrebarea 1: Care sunt câteva exemple de fenomene în care fotonii prezintă proprietăți de undă.

2.2 amplitudini Probabilitate

Această secțiune va oferi un răspuns la această întrebare: „În cazul în care o particulă este asociat val, care variază în urma sa?“.