- •Лекция 9 Фотоэффект Вопросы
- •1. Фотоэффект, его виды. Законы внешнего фотоэффекта
- •Максимальная кинетическая энергия вырванных светом электронов (максимальная скорость электрона vmax) растет с ростом частоты падающего света и не зависит от светового потока.
- •2. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
- •3. Применение фотоэффекта
- •4. Масса и импульс фотона. Давление света
- •Эффект Комптона
- •Закон сохранения энергии
- •Закон сохранения импульса
- •6. Двойственная корпускулярно-волновая природа света Волновые свойства света
- •Корпускулярные свойства света
Эффект Комптона
Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и излучения) на свободных или слабо связанных электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.
Рис.
12. Спектры
рассеянного излучения.
Пусть на покоящийся электрон с массой m и энергией покоя m0c2 падает рентгеновский фотон с энергией h. В результате упругого столкновения электрон приобретает импульс, равный , и его полная энергия становится равной mc2. Фотон, столкнувшись с электроном, передает ему часть своей энергии и импульса и изменяет направление движения (рассеивается) на угол .
Закон сохранения энергии
Рис. 13.
Расчетная схема
e
pe=mv
pф=
h/c
pф=h/c
(12)
Закон сохранения импульса
(13)
(14)
(12)
(15)
(16)
формула Комптона, (17)
комптоновская длина волны электрона.
Эффект Комптона наблюдается не только на электронах, но и на других заряженных частицах, например, протонах. Однако ввиду большой массы протона его отдача ощущается лишь при рассеянии фотонов очень больших энергий.
6. Двойственная корпускулярно-волновая природа света Волновые свойства света
Длина волны , частота
Интерференция, дифракция, поляризация
Корпускулярные свойства света
Энергия ф , масса mф, импульс рф фотона
Тепловое излучение, давление света, фотоэффект, эффект Комптона
Волновые и корпускулярные свойства света не исключают, а взаимно дополняют друг друга. Эта взаимосвязь отражается и в уравнениях:
.
Свет представляет собой диалектическое единство этих двух свойств, в проявлении этих противоположных свойств света имеется определенная закономерность: с уменьшением длины волны (увеличением частоты) всё более отчетливо проявляются квантовые свойства света, а с увеличением длины волны (уменьшением частоты) основную роль играют его волновые свойства. Таким образом, если "перемещаться" по шкале электромагнитных волн в сторону более коротких (от радиоволн до -лучей), то волновые свойства электромагнитного излучения будут постепенно уступать место всё более отчетливо проявляющимся квантовым свойствам.