Слайд 1КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ПРЕЗЕНТАЦИЯ ТЕМЫ
Слайд 2
ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами за счёт
своей внутренней энергии.
АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО – тело, поглощающее всю энергию падающего на него излучения любой частоты при произвольной температуре.
Слайд 3СПЕКТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СВЕТИМОСТИ rυ – энергия электромагнитного излучения,испускаемого за единицу
времени с единицы площади поверхности тела в единичном интервале частот.
Единица спектральной плотности энергетической светимости – джоуль на квадратный метр(1Дж/м2). Энергия теплового излучения чёрного тела зависит от температуры и длины волны. Единственной комбинацией этих величин с размерностью Дж/м2 является kT/λ2 (λ=с/υ). Точный расчёт был проделан Релеем и Джинсом в 1900 г.
rυ = 2π · υ2/c2 · kT ,k- постоянная Больцмана
Это выражение согласуется с экспериментом лишь в области малых частот,а для больших частот формула неверна,она резко расходится с экспериментом. Это расхождение получило название «ультрафиолетовой катастрофы».
Решение проблемы предложено в 1900 г. М. Планком.
Слайд 4КВАНТОВАЯ ГИПОТЕЗА ПЛАНКА
Энергия излучения и его частота связаны друг с другом.
Излучение
электромагнитных волн атомами и молекулами происходит дискретно, т.е.отдельными порциями – квантами.
Энергия излучения кванта прямо пропорциональна частоте излучения:
E=hυ
где h=6,62·10-34 Дж·с – постоянная Планка
Слайд 5ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Закон смещения Вина :
λmT=в
в =3000мкм·К – постоянная Вина
произведение длины волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела, на его температуру есть величина постоянная.
Закон Стефана – Больцмана :
RT =σ Τ4 σ = 5,67·10-8Вт/м2К4 – постоянная Стефана – Больцмана
интегральная светимость абсолютно чёрного тела зависит только от его температуры.
Слайд 6ФОТОН – микрочастица, квант электромагнитного излучения.
Энергия фотона пропорциональна частоте электромагнитного излучения
: E=hυ
Фотон – энергетически нейтральная частица, т.е. q=0
Скорость фотона во всех системах отсчёта равна скорости света в вакууме: v=с
Масса покоя фотона m0=0
Фотон обладает импульсом: Р = h ∕λ
Слайд 7ФОТОЭФФЕКТ
Открыт в 1887г.Г.Герцем, исследован А.Г.Столетовым, В.Гальваксом и А.Риви.
Явление фотоэффекта объяснено Эйнштейном
в 1905 г.
Фотоэффект – явление вырывания электронов из твёрдых и жидких веществ под действием света.
Слайд 8ЗАКОНЫ ФОТОЭФФЕКТА
Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, падающего на катод.
Максимальная кинетическая
энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности.
Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.
Явление фотоэффекта и его законы были объяснены на основе квантовой теории света.
Слайд 9УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА ДЛЯ ФОТОЭФФЕКТА
(ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ)
hυ═Авых+meV2 ∕ 2
Энергия фотона идёт на совершение работы выхода и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии.
meV2 ∕ 2 = eUз
Авых – работа выхода - минимальная работа, которую нужно совершить для удаления электрона из металла.
Слайд 10КРАСНАЯ ГРАНИЦА ФОТОЭФФЕКТА
υmin= Авых ∕ h
λmах =сh ∕ Авых
υ min – предельная частота, ниже которой фотоэффект невозможен.
ФОТОЭФФЕКТ НАБЛЮДАЕТСЯ ПРИ:
υ > υmin
λ < λmах
Слайд 11Корпускулярно – волновой дуализм – проявление в поведении одного и того
же объекта как корпускулярных, так и волновых свойств.
Фотоны – особые микрочастицы, энергия и импульс которых выражаются через волновые
характеристики.
Дифракция, интерференция – волновые свойства.
В 1909 г. Д.Тэйлором был проведён опыт по наблюдению дифракции.
E=hυ Р = h ∕λ
Слайд 12ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ.
1923 г. – гипотеза Луи де Бройля.
Корпускулярно – волновой
дуализм является универсальным свойством любых материальных объектов.
Любой частице, обладающей импульсом Р, соответствует длина волны де Бройля:
λБ=h ∕ Р
1927 г. – Джозеф Томсон обнаружил волновые свойства электронов.
1949 г. – Фабрикант, Бибермон, Сушкин провели опыт по дифракции электронного пучка предельно малой интенсивности.
Слайд 13Соотношение неопределённостей Гейзенберга.
Δy ΔРy ≥ h
Произведение неопределённости координаты
частицы на неопределённость её импульса не меньше постоянной Планка.
Δ EyΔt ≥ h
Чем меньше время частица пребывает в некотором состоянии, тем меньше определённа её энергия.
Слайд 14СТРОЕНИЕ АТОМА
В 1910 – 1911 гг.
Резерфордом был проведён опыт, показавший, что в центре атома расположено положительно заряженное атомное ядро, вокруг которого вращаются под действием кулоновских сил притяжения отрицательно заряженные электроны.
Слайд 15ПОСТУЛАТЫ БОРА
1.В устойчивом атоме электрон может двигаться лишь по особым, стационарным
орбитам, не излучая при этом электромагнитной энергии.
2.Излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией.
Слайд 16ПОГЛОЩЕНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ СВЕТА АТОМОМ.
Излучение света атомом
энергия излучённого фотона
равна разности энергий стационарных состояний
hυkn=Ek-En
Поглощение света атомом
переходы в первое возбуждённое состояние с верхних
уровней образуют серию Бальмера, наблюдаемую в видимом
свете.
Слайд 17ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ.
Тепловое излучение
Люминесценция
Триболюминесценция
Хемилюминесценция
Электролюминесценция
Фотолюминесценция
Слайд 18СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Линейчатый спектр – спектр излучения, состоящий из отдельных узких
спектральных линий различной интенсивности.
Спектральный анализ – метод определения химического состава и других характеристик вещества по его спектру.
Слайд 19ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА
Спонтанное излучение- излучение, испускаемое при самопроизвольном переходе атома из одного
состояния в другое.
Индуцированное излучение – это излучение атома, возникающее при переходе его на более низкий энергетический уровень под действием внешнего электромагнитного излучения.
Слайд 20ЛАЗЕРЫ
ОСОБЕННОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ:
1. обладает исключительной монохроматичностью
и когерентностью
2. пучок света лазера имеет очень малый угол расхождения
3. это наиболее мощный искусственный источник света