Kvanttifysiikan: quantum ominaisuuksien valossa

Oletko koskaan ajatellut, mikä muodostaa itse asiassa monissa valoilmiö? Esimerkiksi ottaa valosähköinen vaikutus, lämmön aallot, valokemialliset prosessit ja vastaavat - kaikki quantum ominaisuuksien valossa. Jos niitä ei ole löydetty, tutkijat töitä ei olisi siirretty Kuolokohdassa itse asiassa sekä tieteen ja tekniikan kehitykseen. Tutkia niiden osa kvanttioptiikan, joka liittyy erottamattomasti saman alan fysiikan.

Quantum ominaisuuksia valon: määritelmä

Viime aikoihin asti, selkeä ja kattava tulkinta tästä optista ilmiötä ei voinut antaa. Niitä käytetään menestyksekkäästi tieteen ja jokapäiväisessä elämässä, tältä pohjalta rakentaa paitsi kaavaa, vaan koko ongelma fysiikan. Muotoilla lopulliseen määritykseen saa vain modernin tiedemiehet tiivisti toimintaa edeltäjänsä. Siten, kvantti aalto ominaisuuksia valon ja - seurauksena ominaisuuksia sen aiheuttajia, jolla atomit ovat elektroneja. Quantum (tai fotoni) on muodostettu johtuu siitä, että elektronin siirtyy alentaa energian tasolle, jolloin syntyy sähkömagneettista pulssia.

Ensimmäinen optinen huomautukset

XIX столетии. Oletus siitä, läsnä ollessa kvantti ominaisuuksia valon ilmestyi XIX vuosisadalla. Tutkijat ovat havainneet ja ahkerasti ilmiöt, kuten diffraktio, häiriöitä ja polarisaatio. Niiden avulla sähkömagneettisen aallon teorian valossa on peräisin. Se perustui kiihtyvyys liikkeen elektronien aikana värähtelyjä kehon. Tämän seurauksena lämmittää, jonka jälkeen valoaallot ilmestyi takanaan. Ensimmäinen kirjoittaja hypoteesi asiasta on muodostunut englantilainen D. Rayleigh. Häntä pidetään järjestelmän säteilyn yhtäläinen ja Permanent Waves, ja ahtaassa tilassa. Sen päätelmien, joissa lasku tuotannostaan aallonpituuksilla pitäisi lisätä jatkuvasti lisäksi vaaditaan ultravioletti ja röntgenkuvat. Käytännössä kaikki tämä ei ole vahvistettu, ja se otti toisen teoreetikko.

Planckin kaava

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Alussa XX vuosisadan Maks Plank - saksalaissyntyinen fyysikko - on esittänyt mielenkiintoisen hypoteesi. Hänen mukaansa päästöjen ja valon absorptio ei tapahdu jatkuvasti, kuten aiemmin on oletettu, ja osat - quanta, tai kuten niitä kutsutaan fotonit. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Planckin vakio esiteltiin - suhdelukua edustaa kirjain h, ja se oli yhtä suuri kuin 6,63 x 10 ^-34 J · s. v – частота света. Jotta voidaan laskea energia jokaisen fotonin, tarvitaan yksi arvo - v - taajuuden valoa. Planckin vakio kerrottuna taajuuden, ja sen seurauksena saatu energia yksittäisen fotonin. Koska Saksan tutkija tarkasti ja oikein kiinnitetty yksinkertaisen kaavan, kvantti ominaisuuksia valon, joka oli aiemmin saapuvat H. Hertz, ja nimetty sen valosähköisen vaikutus.

Löytö valosähköinen ilmiö

Kuten olemme sanoneet, tiedemies Genrih Gerts oli ensimmäinen, joka kiinnitti huomiota kvantti ominaisuuksia valon nezamechaemye aikaisemmin. Valosähköinen vaikutus löydettiin vuonna 1887, kun tutkija liittyi valaistu sinkki levyn ja sauva elektrometrin. Siinä tapauksessa, että levy tulee positiivinen varaus, elektrometrille ei päätetä. Jos negatiivinen varaus säteilee, laite alkaa purkautua, kun levy laskee ultraviolettisäteilyä. Tänä käytännön kokemusta osoitettiin, että levy altistetaan valolle voi säteillä negatiivisia sähkövarauksia, joka myöhemmin sai sopiva nimi - elektroneja.

Käytännön kokemukset Stoletova

Käytännön kokeita elektroneilla toteutettiin venäläisen tutkijan Alexander Stoletov. Hänen kokeita hän käytti tyhjiö lasikupu ja kaksi elektrodia. Yksi elektrodi käytettiin voimansiirto, ja toinen oli valaistu, ja se tuotiin negatiiviseen napaan. Tämän toimenpiteen aikana, virta alkaa lisätä voimaa, mutta sen jälkeen kun se tuli jatkuva ja suoraan verrannollinen säteilyn valoa. Tämän tuloksena todettiin, että liike-energia elektronien sekä viivästyttää jännite ei riipu valtaa valon. Mutta kasvu taajuus valo aiheuttaa kasvaa tätä lukua.

Uusia kvantti ominaisuuksia valon: valosähköilmiötä ja sen lainsäädännön

Kehitystyön aikana Hertzin teoriaa ja käytäntöä Stoletov oli peruutettu kolme peruslait, jotka, kuten kävi ilmi, fotonit ovat toimivia:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Virran valo, joka osuu kehon pinnan on suoraan verrannollinen vahvuus kyllästysvirta.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Virran merkkivalo ei vaikuta kineettinen energia photoelectron, mutta taajuus valo on syy viimeisimmän lineaarinen kasvu.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. On eräänlainen "punainen reuna valosähköilmiötä." Rivi on, että jos taajuus on pienempi kuin minimitaajuus merkkivalo tietyn materiaalin, valosähköinen vaikutus havaitaan.

kaksi teoriaa törmäys Vaikeuksia

Sen jälkeen kaavan perustuivat Max Planck, Science vaikean valinnan edessä. Aiemmin saatu aalto, ja kvantti ominaisuuksia valon, joka avattiin vähän myöhemmin, voisi olla olemassa puitteissa yleisesti hyväksyttyjä fysiikan lakeja. Mukaisesti sähkömagneettisen, vanha teoria, kaikki elektronit ruumiin, joka osuu valo olisi tultava pakkovärähtely samalla taajuudella. Tämä luo ääretön kineettinen energia, joka on täysin mahdotonta. Lisäksi, kun kertyminen tarvittava määrä levätä pysyisi elektronin energia on välttämätöntä pystyä kymmeniä minuutteja, kun taas valosähköinen vaikutus, käytännössä ei ole pienintäkään viivettä. Lisäepäselvyydet syntyi myös siitä, että energia fotoelektronien ei riipu virran valoa. Lisäksi, ei ole punainen reuna valosähköisen vaikutus, ja ei ole laskettu taajuuteen verrannollinen elektronien kineettinen energia valon on avattu. Vanha teoria ei selitä selvästi silmin havaittavaa fysikaalisia ilmiöitä, ja uusi ei ole vielä saatu valmiiksi.

Rationalismi Alberta Eynshteyna

Vain vuonna 1905, suuri fyysikko Albert Einstein osoitti käytännössä nivelletty teoriassa mitä se on - todellisen luonteen valossa. Ja kvantti aalto ominaisuudet, avoin kaksi toisiaan vastapäätä hypoteesit tasan ominaista fotonit. Täydentää kuvaa puuttui vain periaatteen erillisyyden eli tarkka sijainti fotonien avaruudessa. Kukin fotoni - hiukkasen, joka voidaan absorboida tai lähetetyn kokonaisuudessaan. Elektroni "niellä" sisäänpäin fotoni kasvattaa maksun arvo absorboiman energian hiukkasia. Edelleen, sisällä valokatodi elektroni siirtyy sen pinnalle samalla, kun säilytetään "kaksinkertainen annos" energia, joka lähtö muuttuu liike-energiaksi. Tällä yksinkertaisella tavalla, ja valosähköinen vaikutus suoritetaan joka ei viivästynyt reaktio. Maalissa elektronin tuottaa kvantti itse, joka osuu kehon pinnan, säteilevä vielä enemmän energiaa. Mitä enemmän fotonien tuotettu - tehokkaampi säteily, vastaavasti, ja vaihtelua valon aallon kasvaa.

Yksinkertaisin laitteita, jotka perustuvat periaatteeseen valosähköilmiötä

Sen jälkeen, kun keksintöjä saksalaisten tiedemiesten alussa kahdennenkymmenennen vuosisadan, sovellus joutuu kvantti ominaisuuksia valon valmistukseen eri laitteita. Keksinnöt, joiden toiminta on valosähköinen vaikutus, kutsutaan aurinkokennot, yksinkertaisin edustaja, joka - tyhjiö. Keskuudessa sen haittoja voidaan kutsua heikko virta johtavuus, alhainen herkkyys pitkäaaltoista säteilyä, minkä vuoksi sitä ei voida käyttää AC-piirejä. Tyhjölaite käytetään laajalti fotometrian, ne mittaavat vahvuus ja valaistuksen laatu. Hän on myös tärkeä rooli fototelefonah ja ääntä toistettaessa.

Aurinkokennojen kanssa johtuminen toimintoja

Se oli aivan eri tyyppisiä laitteita, jotka perustuvat quantum ominaisuuksien valossa. Niiden tarkoitus - muuttaa tiheyttä. Tämä ilmiö on joskus kutsuttu sisäinen valosähköinen vaikutus, ja se on toiminnan perusteella valojohteiden. Nämä puolijohteet pelaavat hyvin tärkeä rooli jokapäiväisessä elämässämme. Ensimmäistä kertaa he alkoivat käyttää retro autoja. Sitten ne tarjoavat elektroniikka- ja akun toiminta. Keskellä vuosisadan alettiin soveltaa tällaisia aurinkokennoja rakentaa avaruusaluksia. Tähän asti johtuu sisäisestä valosähköisen ilmiön toimivat turnstiles metro, kannettavat laskimet ja aurinkopaneelit.

fotokemiallisesti

Valo, jonka laatu oli saatavilla vain osittain tieteen vuosisadalla, itse asiassa se vaikuttaa kemiallisiin ja biologisiin prosesseihin. Vaikutuksen alaisena virtaus alkaa kvantti molekyyli- dissosiaatioprosessin ja niiden fuusio atomien kanssa. Tieteessä, tätä kutsutaan valokemia ja luonnetta yksi sen ilmenemismuotoja on fotosynteesi. Se johtuu valonsäteet prosessien päästöjen tiettyjen aineiden solujen tuottama solun ulkopuoliseen tilaan, jolloin kasvi muuttuu vihreäksi.

Vaikuttaa quantum ominaisuuksia valon ja ihmisen visio. Getting verkkokalvolle, fotoni laukaisee prosessin hajoaminen proteiinimolekyylien. Tämä informaatio kuljetetaan neuronien aivoissa, ja hoidon jälkeen, voimme kaikki nähdä valoa. Nightfall proteiinimolekyylille kunnostettu ja visio on sijoitettu uusiin olosuhteisiin.

tulokset

Saimme selville aikana tämän artikkelin, joka on pääasiassa kvantti ominaisuuksia valon näkyvät ilmiö nimeltä valosähköilmiötä. Jokainen fotoni on sen varaus ja massa, ja kohdatessaan elektroneja kuuluu se. Quantum ja elektroni tullut yksi, ja niiden yhteenlaskettu energia muuttuu liike-energiaksi, joka varsinaisesti täytäntöönpanon edellyttämät valosähköilmiötä. Aalto värähtely Näin valmistettu voi lisätä fotonin energia, mutta vain tiettyyn toimenpiteeseen.

Valosähköinen ilmiö on nykyään olennainen osa useimpien laitteiden. Sen perusteella rakennuksen avaruusaluksia ja satelliitteja, kehittää aurinkokennoja käytetään lähteenä apuenergiaa. Lisäksi valonsäteet on suuri vaikutus kemiallisten ja biologisten prosessien maapallolla. Kustannuksella tavallisten auringonvaloa kasvit ovat vihreitä, maapallon ilmakehä on maalattu täysi valikoima sininen, ja näemme maailman sellaisena kuin se on.