Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 KORPUSKULARNY CHARAKTER PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO (efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, światło jako fala prawdopodobieństwa) D. Halliday,

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 KORPUSKULARNY CHARAKTER PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO (efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, światło jako fala prawdopodobieństwa) D. Halliday,"— Zapis prezentacji:

1 1 KORPUSKULARNY CHARAKTER PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO (efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, światło jako fala prawdopodobieństwa) D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki t.5, PWN, Warszawa 2003

2 2 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002 Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003

3 3 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY, wyniki Fotoprąd I Fotoprąd I w funkcji w funkcji częstościnatężenia światła P Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002 I I

4 4 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY, wyniki Napięcie hamujące V stop w funkcji częstości ν Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002 Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003 Charakterystyka I(V) w funkcji częstości ν V stop

5 5 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY, interpretacja Napięcie hamujące V stop w funkcji częstości ν BILANS ENERGETYCZNY Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002 V stop

6 6 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY, interpretacja niepodzielna porcja energii (foton) przekazywanej elektronom ośrodka materialnego przez pole elektromagnetyczne A. Einstein, Nobel 1905 Czy foton ma pęd? Jeśli tak, to foton ma dwie cechy przypisywane cząstkom materialnym, energię i pęd

7 7 Jaki byłby pęd fotonu? Klasycznie, siła pchająca elektron ośrodka w kierunku padającej fali e-m, poruszany poprzecznie polem E tej fali, i, wskutek tego, poruszający się z prędkością v, pochodzi od pola B tej fali: Całkując po czasie otrzymamy: gdzie p B i W E to pęd i energia przekazana elektronom ośrodka przez odpowiednio pole B i E fali e-m. Pęd i energia przekazana masywnym naładowanym cząstkom ośrodka (jony dodatnie) może być pominięta Średni w czasie pęd przekazany przez pole E jest zero Średnia w czasie energia przekazana przez pole B jest znacznie mniejsza od energii przekazanej przez pole E (w stosunku v/c) siła ta kiepsko pracuje ale dobrze przekazuje pęd, przynajmniej w porównaniu do siły F E a także:

8 8 Pęd fotonu powinien zatem być równy: Pierwszy eksperyment weryfikujący oba wzory: to rozpraszanie nieelastyczne fal e-m, zwane zjawiskiem Comptona

9 9 ZJAWISKO COMPTONA Mierzymy detektorem natężenie wiązki rozproszonej i jej długość fali λ λ = 71,1 pm Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003 Arthur Holly Compton, 1892 – 1962 Uniwersytet Waszyngtona w St. Louis Nagroda Nobla 1927 A Compton na okładce TIME 1936 from Wikimedia Commons

10 10 ZJAWISKO COMPTONA, wyniki Linia niezmodyfikowana może być zinterpretowana klasycznie: rozpraszanie elastyczne na elektronach w próbce rozpraszającej, zjawisko Thomsona (Rayleigha dla światła widzialnego) Obie linie, zmodyfikowana i niezmodyfikowana, można wytłumaczyć kwantowo jako rozpraszanie nieelastyczne fotonów na swobodnych i związanych elektronach λ C : komptonowska długość fali Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003

11 11 TRÓJKĄT MNEMOTECHNICZNY Równanie na masę relatywistyczną:

12 12 TRÓJKĄT MNEMOTECHNICZNY Dla fotonu:

13 13 Zjawisko Comptona, wyprowadzenie wzoru Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003

14 14 Zasada zachowania pędu, foton i elektron:

15 15 Trójkąt mnemotechniczny dla elektronu

16 16 komptonowska długość fali. Dla swobodnego elektronu: Dla elektronów związanych m 0 zastępujemy masą atomu rozpraszającej próbki; linia niezmodyfikowana

17 17 Światło jako fala e-m i fala prawdopodobieństwa Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003 Doświadczenie Younga w wersji tradycyjnej (Young 1801) i w wersji jednofotonowej (G.I. Taylor 1909) w układzie pomiędzy źródłem światła i ekranem znajduje się w danej chwili czasu tylko jeden foton) Czy foton jest podzielny? Czy może być klasyczną paczką falową, która przechodzi jednocześnie przez obie szczeliny? Prędkość zliczeń fotonów proporcjonalna do natężenia fali e-m Prawdopodobieństwo detekcji fotonu jest proporcjonalne do natężenia fali e- m w tym punkcie (elemencie objętości)

18 18 Halliday, Resnick, Walker, Podstawy fizyki, Copyright © Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003 Doświadczenie Younga w wersji szerokokątowej, Lai, Diels 1992 D – detektor fotonów Przesuwanie detektora D w poziomie zmienia różnicę dróg i szybkość zliczeń zgodnie ze wzorem interferencyjnym WNIOSEK: Światło nie jest zbiorem fotonów w postaci paczek klasycznych fal świetlnych wysyłanych pojedynczo w kierunku szczelin; foton jest niepodzielny. Światło jest emitowane przez cząsteczkę S i rejestrowane w detektorze D w postaci niepodzielnych fotonów; zaś rozchodzi się w postaci fali prawdopodobieństwa, która może się poruszać jednocześnie torami 1 i 2. Jeśli sprawdzimy, którym torem porusza się foton (stwierdzimy, że jest lub go nie ma) to interferencja zniknie


Pobierz ppt "1 KORPUSKULARNY CHARAKTER PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO (efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, światło jako fala prawdopodobieństwa) D. Halliday,"

Podobne prezentacje


Reklamy Google