Quantum eðlisfræði: skammtafræði eiginleika ljóss

Hefur þú alltaf hugsun óður í það telst í raun margir fyrirbæri ljós? Til dæmis, taka Ljósröfun, hita öldurnar, ljósefnafræðilegan ferli og þess háttar - allar skammtafræði eiginleika ljóss. Ef þeir hefðu ekki fundist, vísindamenn verk hefði ekki flutt frá dauðum punkti, í raun, auk vísinda og tækni. Rannsaka hluta þeirra skammtafræði ljóseðlisfræði, sem er órjúfanlega tengd með sama útibú eðlisfræði.

Quantum eiginleika ljóss: fella inn skilgreiningu

Þar til nýlega, skýr og alhliða túlkun á þessu sjón fyrirbæri gat ekki gefið. Þeir eru með góðum árangri notað í vísindum og daglegu lífi, á þeim grundvelli að byggja ekki aðeins formúlunni en allt vandamál í eðlisfræði. Móta endanlega ákvörðun að fá aðeins frá nútíma vísindamanna sem kjarni starfsemi forvera sínum. Þannig skammtafræði bylgja eiginleika ljóss og - afleiðing af the lögun af emitters hennar eru wherewith atóm rafeindir. Quantum (eða photon) er myndað vegna þess að að rafeind hreyfist til að lækka orku færnistig, þannig að búa raf-segulpúlsinn.

Fyrsta sjón athuganir

XIX столетии. Forsendan um tilvist skammtafræði eiginleika ljóss birtist í XIX öld. Vísindamenn hafa uppgötvað og rækt fyrirbæri eins og röntgengeislum, truflun og skautun. Með hjálp þeirra, rafsegulbylgja kenning ljós var unnin. Það var byggt á hröðun á hreyfingu rafeinda á sveiflum í líkamanum. Þar af leiðandi, hitar, eftir öldum ljóss birtist fyrir aftan hann. Tilgáta fyrsta höfundar er á þetta efni hefur myndast Englendingurinn D. Rayleigh. Hann er talin kerfi geislun jöfn og varanleg bylgjum, og í lokuðu rými. Samkvæmt niðurstöðum sínum, með lækkun á framleiðsla bylgjulengd þeirra ætti að auka stöðugt ennfremur skylt að hafa útfjólubláa og x-rays. Í reynd, allt þetta hefur ekki verið staðfest, og það tók aðra kenningasmiður.

formúlu Plancks

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Í upphafi XX öld Maks Plank - þýskur fæddur eðlisfræðingurinn - hefur sett fram áhugaverð tilgátu. Samkvæmt henni, losun og frásog ljós kemur ekki fram stöðugt, eins og áður var talið, og hluti - Quanta, eða eins og þeir eru kallaðir ljóseindir. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. fasti Plancks var kynnt - Hlutfallið þáttur táknað með bókstafnum h, og það var jöfn 6,63 x 10 ^-34 J · s. v – частота света. Til þess að reikna út orku hvers photon, þarf einn meiri verðmæti - V - tíðni ljóss. fasti Plancks margfaldað með tíðni, og þar af leiðandi fengið orku á einum photon. Þar sem þýska vísindamaður nákvæmlega og rétt tryggt í einföldum formúlu, sem vakna eiginleika ljóss, sem hafði áður verið reiknaðar með því að H. Hertz, og notuðum það sem Ljósröfun.

The uppgötvun af Ljósröfun

Eins og við höfum sagt, vísindamaður Genrih Gerts var fyrsta sem vakti athygli á skammtafræði eiginleika ljós nezamechaemye fyrr. Ljósröfun var uppgötvað í 1887 þegar vísindamaður byrjuðu að lýsa sínk disk og Pinninn úr electrometer. Í þeim tilvikum þar sem platan kemur að jákvæðri hleðslu, sem electrometer er ekki tæmd. Ef neikvæð hleðsla er stafar tækið byrjar að sinna, um leið og platan fellur útfjólubláum geislum. Á þessu snertið ekki-á reynsla það var sannað að platan er í ljósinu getur geislað neikvæðar rafmagns gjöld, sem síðar fengu viðeigandi nafn - rafeindir.

Hagnýt reynsla Stoletova

Hagnýtt tilraunir með rafeindum gerðar Russian vísindamaður Alexander stoletov. Fyrir tilraunir hans að hann notaði tómarúm gler peru og tvö rafskaut. Einn rafskaut var notað til flutnings orku, og annar var lýst, og það kom til neikvæða pólinn á rafhlöðunni. Á þessum rekstri, núverandi byrjar að auka styrk, en eftir smá stund varð stöðug og í réttu hlutfalli við geislun ljóss. Þess vegna var það í ljós að hreyfiorku rafeinda og tefja spennu ekki háð valdi ljósi. En aukning í tíðni ljóssins veldur að vaxa þessa mynd.

Ný skammtafræði eiginleikar ljóss: Ljósröfun og lög þess

Við þróun Hertz Theory og framkvæmd stoletov hafði verið dregin til baka þrjú helstu lög, sem, eins og það rennismiður út, ljóseindir eru að virka:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Power ljósið sem fellur á yfirborð líkamans er í beinu hlutfalli við styrk mettun núverandi.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Power ljósið hefur ekki áhrif á hreyfiorku af photoelectron, en tíðni ljóssins er orsök nýjustu línulega vexti.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Það er eins konar "rauða brún Ljósröfun." The botn lína er að ef tíðni er minni en lágmarks tíðni stöðuljósið á tilteknu efni, Ljósröfun kemur fram.

tvær kenningar árekstur erfiðleika

Eftir að formúla unnin Max Planck, Science frammi fyrir vandamáli. Áður unnin bylgja, og skammtafræðin eiginleikar ljóss, sem voru opnir stuttu seinna, gat ekki til í tengslum við almennt viðurkenndar lögmál eðlisfræðinnar. Í samræmi við raf, gamla kenning, allir rafeindir á líkamanum, sem fellur á ljósinu koma skal í neyddu sveiflna á sömu tíðni. Þetta myndi búa til óendanlega hreyfiorku sem er alveg ómögulegt. Þar að auki, fyrir uppsöfnun nauðsynlegu magni hvíld myndi áfram rafeinda orku er nauðsynlegt að vera fær um að tugir mínútur, en photoelectric áhrif, í reynd, það er ekki hirða töf. Frekari rugl upp líka af því að orka photoelectrons ekki treysta á mátt ljóssins. Þar að auki, hefur ekki rauða brún Ljósröfun, og var ekki reiknað í hlutfalli við tíðni rafeind hreyfiorku ljóss hefur verið opnað. Gamla kenning gat ekki útskýrt greinilega að auga líkamlega fyrirbæri, og nýja hefur ekki enn unnið að fullu út.

Sjálfshyggja Alberta Eynshteyna

Aðeins árið 1905 var mikill eðlisfræðingur Albert Einstein sýndi í raun og sett í orði, hvað það er - hið sanna eðli ljóss. Og skammtafræði bylgja eiginleika, opna með tveimur andspænis hvor öðrum tilgátur í jafna hluta felast í ljóseindir. Til að ljúka mynd skorti aðeins meginreglu discreteness, þ.e. nákvæma staðsetningu ljóseindir í geimnum. Hver photon - ögn sem hægt er að taka þau upp eða losuð í heild. Electron "kyngja" inn photon eykur hleðslunni á verðmæti þeirrar orku sem frásogast af ögnum. Ennfremur, inni í photocathode rafeind flytur til yfirborð hans, en viðhalda "tvöfaldan skammt" af orku, sem framleiðsla er umbreytt í hreyfiorku. Í þessari einföldu hátt, og Ljósröfun fer fram þar sem engin seinkun viðbrögð. Á frágangi rafeindar framleiðir vakna sjálft, sem fellur á yfirborð líkamans, geislar með enn meiri orku. Því meiri fjöldi af ljóseindir sem framleidd - öflugri geislun, í sömu röð, og sveiflur í ljós bylgju vex.

Einföldustu tæki, sem eru byggðar á meginreglunni um Ljósröfun

Eftir uppgötvanir sem gerðar eru af þýskum vísindamönnum í upphafi tuttugustu aldar, umsókn kemst í skammtafræði eiginleika ljóss til framleiðslu á ýmsum tækjum. Uppfinningar, sem hafa rekstur er Ljósröfun, sem kallast sól frumur, einfaldasta fulltrúi sem - tómarúmi. Meðal galla þess má kallast veikt núverandi leiðni, lág næmi til lengri wave geislun, sem er hvers vegna það er ekki hægt að nota í AC hringrás. The tómarúm tæki er mikið notað í ljós-, þeir mæla styrk birtu og ljós gæði. Hann gegnir einnig mikilvægu hlutverki í fototelefonah og meðan hljómflutnings-spilun.

Photovoltaic frumur með leiðni aðgerðir

Það var alveg öðruvísi tegund af tæki, sem eru byggðar á skammtafræði eiginleika ljóss. Tilgangur þeirra - til að breyta flytjanda þéttleika. Þetta fyrirbæri er stundum kölluð innri Ljósröfun, og það er grundvöllur rekstur photoconductors. Þessi hálfleiðarar eru að spila mjög mikilvægu hlutverki í daglegu lífi okkar. Í fyrsta skipti tóku þeir að nota Retro bíla. Þá þeir veita rafeindatækni og rafhlöðu aðgerð. Í miðri tuttugustu aldar fór að beita slíkum sól frumur fyrir spaceships að byggja. Þangað til nú, vegna þess að innri Ljósröfun reka turnstiles í neðanjarðarlestinni, flytjanlegur reiknivélar og sól spjöldum.

ljósnæm viðbrögð

Ljós, eðli sem var einungis að hluta til vísindi á tuttugustu öld, í raun, hefur áhrif á það efna- og líffræðilegum ferlum. Undir áhrifum flæði hefst quantum sameindarþyngd þar klofnun ferli og samruni þeirra með atóminu. Í vísindum, þetta er þekkt sem Ljósefnafræði, og í eðli einn af birtingarmyndum hennar er ljóstillífun. Það er vegna þess að ljósbylgjur ferlum losun tiltekinna efna framleitt af frumum í utanfrumurými, þar sem álverið verður grænt.

Áhrif á skammtafræði eiginleika ljóss og mannsaugað. Fá á sjónu, photon kallar ferli niðurbrots próteinsameinda. Þessar upplýsingar er flutt af taugafrumum í heila, og eftir meðferð, getum við öll séð ljósið. Nightfall prótinsameind er aftur og sjón er accommodated að nýjum aðstæðum.

Niðurstöður

Við fundum út í tengslum við þessa grein, sem er fyrst og fremst skammtafræði eiginleikar ljóss eru sýndar í fyrirbæri sem heitir Ljósröfun. Hver photon hefur hleðslunni og massa, og þegar frammi rafeindar fellur í hana. Quantum og rafeind orðið eitt, og sameina orka þeirra er breytt í hreyfiorku, sem strangt til tekið, er nauðsynlegt fyrir framkvæmd Ljósröfun. Bylgja oscillation þannig framleitt aukið photon orku, en aðeins að vissu mál.

Ljósröfun dag er mikilvægur þáttur í flestum tegundum af búnaði. Á grundvelli hennar að byggja geimskip og gervihnetti, þróa sól frumur eru notuð sem uppspretta tengd orku. Að auki, hafa ljósbylgjur mikil áhrif á efna- og líffræðilegum ferlum á jörðinni. Kostnað venjulegs sólarljósi plöntur eru grænir, andrúmsloft jarðar er máluð fullt litatöflu af bláum og við sjáum heiminn eins og hann er.