Фотоэффект
Фотоэффектом называется явление испускания электронов веществом при облучении его светом.
Запишем закон
сохранения энергии:
.
Однако, в эксперименте обнаружено, что
при низких частотах эффект отсутствует
даже при очень высокой энергии. Это
легко объяснить, воспользовавшись
формулой Эйнштейна, которая и продолжает
гипотезу Планка:
.
Демонстрация: «Фотоэффект»
Создание Эйнштейном теории фотоэффекта подтвердило справедливость гипотезы Планка.
Резюме:
Свет излучается квантами (Планк),
поглощается квантами (Эйнштейн),
а следовательно и распространяется квантами (Эйнштейн).
Вывод: СВЕТ – ЧАСТИЦА !!!
Эта частица получила название фотон (Г.Льюис, 1929).
Свет – объект, проявляющий в одних опытах свойства волны, а в других – свойства частицы. Это явление получило название корпускулярно-волнового дуализма.
Другие эксперименты, подтверждающие корпускулярные свойства света
1899. Давление света. Пётр Николáевич Лéбедев (1866–1912)
Основатель первой в России научной школы физиков, профессор Московского университета с 1900 по 1911. Был уволен в результате действий министра просвещения известных как «дело Кассо» – 1911 году была уволена большая группа либерально настроенных университетских профессоров Министром народного просвещения Л. А. Кассо. В Московском университете были уволены: П. Н. Лебедев (в ответ им было основано Московское физическое общество). Н. А. Умов, С. А. Чаплыгин, В. И. Вернадский, К. А. Тимирязев, В. П. Сербский. Всего уволено или подало в отставку около 130 преподавателей и сотрудников университета (в том числе 21 профессор). П.Н.Лебедев впервые получил и исследовал миллиметровые электромагнитные волны. Открыл и измерил давление света на твёрдые тела (1899) и газы (1907), количественно подтвердив электромагнитную теорию света. Имя Лебедева носит Физический институт РАН.
1923. Эффект Комптона (Комптон-эффект). Артур Комптон (1892-1962)
Явление изменения длины волны электромагнитного излучения вследствие рассеивания его электронами. Нобелевская премия 1927 г.
Идея Де-Бройля: применить квантовую гипотезу в обратном направлении. А что если объекты, известные как частицы, по аналогии со светом обладают волновыми свойствами?
2. Развитие атомистической концепции
Первыми идею атомизма выдвинули представители древнегреческой «атомистической школы» – Левкипп, Демокрит, Эпикур, Тит Лукреций Кар:
Нет ничего кроме атомов и пустоты
Число атомов и их форм бесконечно
Из ничего не происходит ничего
Ничто не совершается случайно, но по необходимости.
Различие между вещами происходит от различия их атомов
1800-1807 Ж.Л.Пруст (1754-1826) Открыл закон постоянства состава: при образовании данного вещества элементы всегда соединяются в строго определённом весовом отношении
1803 Дж.Дальтон (1766-1844) Введено понятие атомного веса и составлена первая таблица атомных весов элементов. Страдал дальтонизмом, который, собственно, и получил название по имени учёного.
1869 Д.И.Менделеев (1834-1907) На основе атомных весов химических элементов построена периодическая система химических элементов
Сложилась целая серия анекдотов про Дмитрия Ивановича Менделеева. Какие-то истории действительно происходили, а какие-то явно придуманы.
Например, есть история про посещение лаборатории Менделеева одним из великих князей. Знаменитый химик, дабы указать на бедственное положение лаборатории и выбить деньжат для исследований, велел завалить коридор, по которому должен был идти князь, всякой рухлядью и досками от забора. Проникшийся князь какие-то средства отпустил.
Другая, ставшая классической, история связана с хобби Менделеева - изготовлением чемоданов. Однажды извозчик с седоком в пролетке вдруг приподнялся с места, поклонился и приподнял шапку перед каким-то прохожим. Удивленный седок спросил: "Кто это?" - "О! - ответил извозчик. - Это известный чемоданных дел мастер Менделеев!" Надо отметить, что все это происходило, когда Дмитрий Иванович был уже всемирно признанным великим ученым.
А однажды в практически аналогичных обстоятельствах извозчик уважительно сообщил седоку, что это химик Менделеев. "Почему же его не арестовывают?" - удивился седок. Дело в том, что в те годы слово "химик" было синонимом слова "жулик".
1897 Томсон Джозеф Джон (1856-1940) Открыт электрон
1903 Модель атома Дж.Дж.Томсона, согласно которой атом представлял собой положительно заряженный шар с вкраплёнными в него электронами. «Пудинг с изюмом»
1911 г. Э.Резерфорд Опыты по рассеянию α-частиц на золотой фольге. Открыто атомное ядро и создана планетарная модель атома, согласно которой в центре находится ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны.
1919 г. Э.Резерфорд Открыт протон
Однако, с точки зрения классической механики и электродинамики планетарная модель атома неустойчива: электрон движется по круговой орбите, а значит с ускорением, а, значит, он излучает, а значит, он должен терять энергию. Следовательно, электрон рано или поздно упадет на атомное ядро. Как разрешить это противоречие?
Демонстрация: «Линейчатый спектр – НЕОН – ГЕЛИЙ»