4.Гипотеза Планка. Вывод формулы Планка.

Объяснить особ. Теплового излучения удалось планку.Он предположил, что что энергия излучается в виде отдельных порций. Энергия такой порции:

Е=h*ν=ħ*ω

h-постоянная планку ħ=h/2π

h=6,62*10^-34 ħ=1,05*10^-34

Частица, несущая эту порцию энергии получила название фотон

Е=n*h*v

Рассматривая систему стоячих волн Планк предположил что энергия, излуч. телом должна быть пропоциональна мин. Порции: =n*h*

Вероятность того, что будет испущ. Порция света с энергией n*h*v :

P_n=N_n/N

N_n-Число случаев приводящих к данному рез-ту

N-общ. число случ.

Распределение колебаний по энергии определяется по закону больцмана

N~e^-En/kT

P_n= e^-En/kT/∑ e^-En/kT

Средн. знач. энергии, Приходятся на одну стоячую волну <E>=∑ E_nP_n

<E>=(∑ nh e^{- nhv /kT})/ ∑ e^-nhv/kT

<E>=(∑ nħω e^{- nħω /kT})/ ∑ e^{- nħω /kT}

В рез-те преобразований для среднего зачения эергии получим выражение:

<E>= ħω*1/( e^{- ħω /kT}-1)

Для подсчёта плотн испуск. энергии необх. средн. знач. энергии умножить на число стоячих волн.

dn_ω=2ω²dω/2π²c³

U_ω,Tdω=<E>dn_ω

U_ω,T= ħω³/π²c³(e^{- ħω /kT}-1)

r_ω,T=f(ω,T)=( ħω³/4π²c²)*(1/(e^{- ħω /kT}-1))

В случае когда формула Планка переходит в формулы Релея – Джинса

5.Внешний фотоэффект.

Внешний фотоэффект- явление выбивания электронов метала под действием света.

Закономерности вн. фотоэффекта:

1)Фототок насыщения зависит только от интенсивности падающего на катод излучения т.е. от светового потока

2)Частота падающего на катод излучения влияет только на кинетическую энергию выбитых из катода эл-нов

3) Внешний фотоэффект имеет красную границу. Т.е. частоту, ниже кот. венешн. фотоэффект перестаёт наблюдаться.

Вольтамперная характеристика имеет вид внешнего фотоэффекта:

Если между катодом и анодом нет напряжения, т.е. U=0, через трубку всё равно протекает малый эл. ток,( получивший название теневого).

Падающий на катод свет выбивает эл-ны, незначительная часть которых обладает достаточной кин. энергией, чтобы долететь до анода, таких электронов оч мало.

При увелич напряжения между катодом и анодом, фототок увеличивается и при достижении некот. напряжения , остаётся постоянным несмотря на дальнейшее увелич. напр. Достигается ток насыщения.

Ток насыщения –ток, кот создаётся всеми выбитыми из катода электронами в ед. времени.Чтобы прекратить ток, протекающий в цепи необх. между катодом и анодом подать обратн. напр.(Накатод +, на анод -)-запирающее напряжение

Чем больше частота падающ. излуч-я, тем больше по модулю запирающ. напряжения.Объяснить особенности внешн. фотоэффекта сумел Эйштэин, высказав гипотезу что свет поглащ-ся квантами(E=hv)

h =A_вых+mv²/2

Cогл. ур-ю Эншэйна при однофотонном внешнем фотоэффекте, энергия падающ. фотона расходуется на р-ту выхода эл-на из метала и сообщ. эл-ну кинетич. энергии.

Фотон- частица, несущая квант энергии h .

Особенности:

1)Интенсивность падающего потока опр-ся числом фотонов. Кажд. фотон выбивает 1 электрон.

Фототок насыщения опр-ся кол-вом выбитых в ед . времени эл-нов. 2)Работыа выхода для данного метала есть величина постоянная. Как видно из ур-я Энштейна, увеличение частоты приводит к увеличению кин. энергии выбитого эл-на

mv²/2=eU_з

3)hv_кр=A; v<A/h-внешн. фотоэффект не наблюдается

Часть энергии фотона расх-ся на А вых, т.е. для того чтобы эл-н вышел из метала, ему нужно сообщ. некот энергию. Данный факт объясняется 2-мя причинами

1.При выходе эл-на из метала, мет. заряж положительно=> возникают силы, кот стремятся вернуть электрон в метал.

2.Вылетевшие из мет. эл-ны мешают силами отталкивания вылету др. эл-нов. Т е для того чтобы выйти из металла электрону нужно пройти через конденсатор.