- Главная
- Разное
- Образование
- Спорт
- Естествознание
- Природоведение
- Религиоведение
- Французский язык
- Черчение
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, фоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
Презентация, доклад сторические истоки квантовой физики
Содержание
- 1. ПрезентацияИсторические истоки квантовой физики
- 2. ГИПОТЕЗА ПЛАНКА И ЭЙНШТЕЙНА о дискретности электромагнитного излучения
- 3. Проблема теплового излучения тел Историческое начало
- 4. Методом интерполяции и подгонки к эмпирическим данным Планку удалось получить формулу искомой функции
- 5. Квантовая гипотеза М. Планка М. Планк
- 6. Развитие квантовой гипотезы А. Эйнштейном А. Эйнштейн
- 7. Экспериментальные подтверждения квантовой гипотезы Планка-ЭйнштейнаИсторически первыми экспериментальными подтверждениями квантовой гипотезы Планка-Эйнштейна стали фотоэффект и эффект Комптона
- 8. Фотоэффект
- 9. ФотоэффектФотоэффект - испускание электронов с поверхности металлов
- 10. зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты
- 11. Слайд 11
- 12. Экспериментальные закономерности фотоэффектаинтенсивность излучения J
- 13. Экспериментальные закономерности фотоэффектамаксимальная кинетическая энергия электронов линейно
- 14. Объяснение фотоэффекта А. ЭйнштейномЗакономерности фотоэффекта объясняются
- 15. Световое давление
- 16. В 1873 г. Дж. Максвелл, исходя из
- 17. 1619 ГОДУ НЕМЕЦКИЙ УЧЕНЫЙ И. КЕПЛЕР ЗАМЕТИЛ,
- 18. По мере приближения
- 19. Световое давление играет существенную роль в космических
- 20. П. Н. Лебедев доказал, что свет оказывает на тела давлениеП. Н. Лебедев
- 21. Давление света Основной постулат корпускулярной теории электромагнитного
- 22. Обратимся теперь к явлению светового давления.
- 23. Итак, из корпускулярной теории электромагнитного излучения
- 24. ЭФФЕКТ КОМПТОНА
- 25. Эффект Комптона
- 26. Слайд 26
- 27. Д.В.Скобельцын возле установки для исследования Комптон-эффекта, 1924
- 28. Схема экспериментальной установки Комптона РТ- рентгеновская трубка.
- 29. Слайд 29
- 30. Объяснение эффекта А. КомптономЭффект возникает вследствие упругого
- 31. Объяснение эффекта Комптона основывается на законах сохранения энергии и импульса
- 32. ГИПОТЕЗА ДЕ БРОЙЛЯо волновых свойствах вещества
- 33. Гипотеза де Бройля Опыты указывали
- 34. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах вещества
- 35. хЛуи де Бройль (1892 – 1987), французский
- 36. Если фотон обладает энергией E = ħv
- 37. Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с
- 38. Опыты по дифракции частиц и их квантовомеханическая
- 39. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля
- 40. Опыты К. Дэвиссона и Л. Джермера В
- 41. Кристаллы обладают высокой степенью упорядоченности. Атомы
- 42. хздесь θ – угол, под которым падает
- 43. В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо
- 44. Дифракция быстрых электронов на прохождение на плёнках алюминия
- 45. Интерференция электронов абИнтерференционные картины от двух щелей, полученные в случае света (а) и электронов (б)
- 46. Слайд 46
- 47. Слайд 47
- 48. Слайд 48
- 49. Слайд 49
- 50. Принцип корпускулярно-волнового дуализмаИз теоретических и экспериментальных фактов
ГИПОТЕЗА ПЛАНКА И ЭЙНШТЕЙНА о дискретности электромагнитного излучения
Слайд 3Проблема теплового излучения тел
Историческое начало квантовой физики на рубеже XIX
и ХХ веков положила идея М. Планка в решении проблемы теплового излучения тел.
Слайд 4
Методом интерполяции и подгонки к эмпирическим данным Планку удалось получить формулу
искомой функции
Слайд 7Экспериментальные подтверждения квантовой гипотезы Планка-Эйнштейна
Исторически первыми экспериментальными подтверждениями квантовой гипотезы Планка-Эйнштейна
стали фотоэффект и эффект Комптона
Слайд 9Фотоэффект
Фотоэффект - испускание электронов с поверхности металлов под действием ультрафиолетового электромагнитного
излучения.
Явление фотоэффекта было открыто Г. Герцем в 1887 году.
Явление фотоэффекта было открыто Г. Герцем в 1887 году.
Г. Герц
Слайд 10зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты излучения
существование «красной границы»
фотоэффекта
Некоторые из закономерностей фотоэффекта оказались не объяснимы с позиций классической электродинамики
Слайд 12Экспериментальные закономерности фотоэффекта
интенсивность излучения J увеличивает число испускаемых электронов,
но их максимальная кинетическая энергия ?кин=??? остается неизменной при заданной частоте излучения ν
Слайд 13Экспериментальные закономерности фотоэффекта
максимальная кинетическая энергия электронов линейно зависит от частоты излучения
??? = ? (? − ??)
существует граничная частота ?? , ниже которой фотоэффект не наблюдается
существует граничная частота ?? , ниже которой фотоэффект не наблюдается
Слайд 14Объяснение фотоэффекта
А. Эйнштейном
Закономерности фотоэффекта объясняются квантовой структурой электромагнитного излучения:
энергия
поглощаемого фотона расходуется на совершение электроном работы выхода из вещества и сообщения ему кинетической энергии
Екин = ?? − ??
За создание квантовой теории света А.Эйнштейн в 1921 году удостоен Нобелевской премии.
Екин = ?? − ??
За создание квантовой теории света А.Эйнштейн в 1921 году удостоен Нобелевской премии.
Слайд 16В 1873 г. Дж. Максвелл, исходя из представлений об электромагнитной магнитной
природе света, пришел к выводу, что свет должен оказывать давление на препятствие благодаря действию силы Лоренца
Слайд 171619 ГОДУ НЕМЕЦКИЙ УЧЕНЫЙ И. КЕПЛЕР ЗАМЕТИЛ, ЧТО ХВОСТ КОМЕТ ВСЕГДА
НАПРАВЛЕН ОТ СОЛНЦА. ОН ВЫСКАЗАЛ ГИПОТЕЗУ О МЕХАНИЧЕСКОМ ДАВЛЕНИИ СВЕТА.
Слайд 18 По мере приближения кометы к Солнцу ядро
нагревается, и его вещества начинают испаряться. Вокруг ядра образуется газовая оболочка, а затем появляется длинный хвост.
Хвост кометы может вытягиваться на миллионы километров! Он всегда направлен в сторону от Солнца и состоит из газов и мелкой пыли. Силы, отталкивающие кометный хвост от Солнца- это световое давление.Когда комета удаляется от Солнца, её хвост и газовая оболочка постепенно исчезают.
Со временем под действием солнечного тепла многие кометы полностью разрушаются. Их частички рассеиваются в космическом пространстве.
Хвост кометы может вытягиваться на миллионы километров! Он всегда направлен в сторону от Солнца и состоит из газов и мелкой пыли. Силы, отталкивающие кометный хвост от Солнца- это световое давление.Когда комета удаляется от Солнца, её хвост и газовая оболочка постепенно исчезают.
Со временем под действием солнечного тепла многие кометы полностью разрушаются. Их частички рассеиваются в космическом пространстве.
Слайд 19Световое давление играет существенную роль в космических и внутриатомных процессах (стабильность
звезд). Световое давление используют для удержания с помощью лазеров в воздухе малые частицы вещества.
Слайд 21Давление света
Основной постулат корпускулярной теории электромагнитного излучения, звучит так:
электромагнитное излучение
(и в частности, свет) – это поток частиц, называемых фотонами. Фотоны распространяются в вакууме со скоростью, равной предельной скорости распространения ЭМ взаимодействия, масса и энергия покоя фотона равны нулю, энергия фотона E связана с частотой электромагнитного излучения ν и длиной волны λ формулой
Слайд 22 Обратимся теперь к явлению светового давления. Давление света открыто русским
ученым Лебедевым в 1901 году.
В своих опытах он установил, что давление света зависит от интенсивности света и от отражающей способности тела.
В своих опытах он установил, что давление света зависит от интенсивности света и от отражающей способности тела.
Каждый поглощенный фотон передаст телу импульс
Слайд 23 Итак, из корпускулярной теории электромагнитного излучения следует, что световое излучение
оказывает давление на материальные предметы, причем величина давления пропорциональна интенсивности излучения. Эксперименты прекрасно подтверждают этот вывод:
Опыт:
Опыт:
Весы Крукса (1873)
Слайд 28Схема экспериментальной установки Комптона
РТ- рентгеновская трубка. Θ -
угол рассеяния излучения; М – мишень рассеивателя. Длина волны рассеянного излучения определялась с помощью дифракции его на кристалле.
Слайд 30Объяснение эффекта А. Комптоном
Эффект возникает вследствие упругого взаимодействия рентгеновского фотона с
квазисвободным электроном. Фотон теряет часть своей энергии и импульса, передавая их электрону, и изменяет направление движения.
За открытие и теоретическое объяснение эффекта А Комптон удостоен в 1927 г. Нобелевской премии.
За открытие и теоретическое объяснение эффекта А Комптон удостоен в 1927 г. Нобелевской премии.
Слайд 33Гипотеза де Бройля
Опыты указывали на необходимость пересмотра
основ квантовой теории и представлений о природе микрочастиц (электронов, протонов и т.п.). Возник вопрос о том, насколько исчерпывающим является представление электрона в виде малой механической частицы, характеризующейся определенными координатами и определенной скоростью.
Наряду с явлениями дифракции, интерференции (волновыми явлениями) наблюдаются и явления, характеризующие корпускулярную природу света (фотоэффект, эффект Комптона).
Наряду с явлениями дифракции, интерференции (волновыми явлениями) наблюдаются и явления, характеризующие корпускулярную природу света (фотоэффект, эффект Комптона).
Слайд 34Гипотеза де Бройля о волновых свойствах вещества
В 1924 году
французский ученый Л. де Бройль высказал предположение, что корпускулярно-волновой дуализм является универсальным свойством материи.
В соответствии с этим принципом, микрочастицы вещества должны обладать волновыми свойствами (Нобелевская премия, 1929).
В соответствии с этим принципом, микрочастицы вещества должны обладать волновыми свойствами (Нобелевская премия, 1929).
Л. де Бройль
Слайд 35х
Луи де Бройль (1892 – 1987), французский физик, удостоенный Нобелевской премии
1929 г. по физике за открытие волновой природы электрона. В 1923, распространив идею А.Эйнштейна о двойственной природе
света, предположил, что поток материальных частиц должен обладать и волновыми свойствами, связанными с их массой и энергией (волны де Бройля). Экспериментальное подтверждение этой идеи было получено в 1927 в опытах по дифракции электронов в кристаллах, а позже она получила практическое применение при разработке магнитных линз для электронного микроскопа. Концепцию де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме использовал Шредингер при создании квантовой механики.
Слайд 36Если фотон обладает энергией E = ħv и импульсом p =
h/λ, то и частица (например, электрон), движущаяся с некоторой скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.
Слайд 37Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с массой m и импульсом
p = mυ (где υ – скорость частицы) можно представить как плоскую монохроматическую волну Ψ0 (волну де Бройля) с длиной волны
распространяющуюся в том же направлении (например, в направлении оси х), в котором движется частица. Здесь h — Планка постоянная.
Слайд 38Опыты по дифракции частиц
и их квантовомеханическая интерпретация.
Опыт Дэвиссона и
Джермера
Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов и т.п.) кристаллами или молекулами жидкостей и газов, при котором из начального пучка частиц данного типа возникают пучки этих частиц отклонённые в различных направлениях. Направление и интенсивность таких отклонённых пучков зависят от строения рассеивающего объекта.
Слайд 39Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля
Дифракционная картина, полученная Дж.
Томсоном методом пропускания электронов сквозь тонкую поликристаллическую фольгу.
Первыми экспериментальными подтверждениями этой гипотезы стали опыты по дифракции электронов К.Дэвиссона и Л. Джермера, и независимо от них – Дж.Томсона (Нобелевская премия, 1937).
Слайд 40Опыты К. Дэвиссона и Л. Джермера
В опытах исследовалось распределение электронов
при рассеянии на монокристалле никеля.
Отчетливо наблюдаемые дифракционные максимумы указывали на волновые свойства электронов.
Слайд 41 Кристаллы обладают высокой степенью упорядоченности. Атомы в них располагаются в
трёхмерно-периодической кристаллической решётке, т.е. образуют пространственную дифракционную решётку для соответствующих длин волн. Дифракция волн на такой решётке происходит в результате рассеяния на системах параллельных кристаллографических плоскостей, на которых в строгом порядке расположены рассеивающие центры. Условием наблюдения дифракционного максимума при отражении от кристалла является Брэгга-Вульфа условие:
Слайд 42х
здесь θ – угол, под которым падает пучок электронов на данную
кристаллографическую плоскость (угол скольжения), а d — расстояние между соответствующими кристаллографическими плоскостями.
Слайд 43В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо от него П.С. Тартаковский
получили дифракционную картину при прохождении электронного пучка через металлическую фольгу.
В 1949 г. советские ученые Л.М. Биберман, Н.Г. Сушкин, В.А. Фабрикант поставили такой же опыт, но интенсивность электронного пучка была настолько слабой, что электроны проходили через прибор практически поодиночке. Однако картина после длительной экспозиции была точно такой же.
В 1949 г. советские ученые Л.М. Биберман, Н.Г. Сушкин, В.А. Фабрикант поставили такой же опыт, но интенсивность электронного пучка была настолько слабой, что электроны проходили через прибор практически поодиночке. Однако картина после длительной экспозиции была точно такой же.
х
Слайд 45Интерференция электронов
а
б
Интерференционные картины от двух щелей, полученные
в случае света
(а) и электронов (б)
Слайд 50Принцип корпускулярно-волнового дуализма
Из теоретических и экспериментальных фактов следует:
микрообъекты в зависимости от
условий эксперимента проявляют либо корпускулярные, либо волновые свойства
Это положение о корпускулярно-волновом дуализме свойств микрообъектов является основополагающим принципом квантовой физики.
Это положение о корпускулярно-волновом дуализме свойств микрообъектов является основополагающим принципом квантовой физики.
