Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

hanah 1) Kvantová hypotéza 2) Fotoelektrický jev 3) Comptonův jev 4) Vlnové vlastnosti částic.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "hanah 1) Kvantová hypotéza 2) Fotoelektrický jev 3) Comptonův jev 4) Vlnové vlastnosti částic."— Transkript prezentace:

1

2 hanah

3 1) Kvantová hypotéza 2) Fotoelektrický jev 3) Comptonův jev 4) Vlnové vlastnosti částic

4 1. Kvantová hypotéza Kvantové fyzice předcházelo studium záření černého tělesa Elektromagnetické záření vydávají všechna tělesa. Chladná vyzařují infračervené záření okem neviditelné, tělesa zahřátá nad 500 °C září viditelně. V absolutně černém tělese je v rovnováze vyzařování a pohlcování záření

5 Pozorujeme-li rozžhavené absolutně černé těleso, jeví se nejprve jako černé, červené, se vzrůstající teplotou jako oranžové, žluté a bílé. Spektrum rovnovážného záření nezávisí na chemickém složení tělesa, ale jen na jeho teplotě a je spojité, rovnovážné těleso vyzařuje na všech vlnových délkách. Wilhelm Wien – praotec kvantové teorie Dráždila ho problematika záření absolutně černého tělesa, které vysílá záření v širokém rozsahu vlnových délek a intenzita vyzařování je maximální pro jednu konkrétní vlnovou délku, jejíž hodnota je nepřímo úměrná teplotě.

6 Wienův posunovací zákon S rostoucí teplotou zářiče se posouvá maximální hodnota spektrální hustoty zářivého toku ke kratším vlnovým délkám. b =2, m.K E λ 1 2 m]m]

7 Stefanův-Boltzmannův zákon Energie vyzařovaná absolutně černým tělesem roste úměrně čtvrté mocnině termodynamické teploty. Roste-li teplota tělesa, intenzita záření velmi rychle vzrůstá a jeho spektrum se posouvá k vyšším frekvencím. E je energie záření  je Stefan-Boltzmannova konstanta  = 5, W.m -2.K -4 T termodynamická teplota

8 Určete vlnovou délku na které vyzařuje maximum energie člověk o teplotě 37 °C. λ max = 9, m – inf. oblast Úlohy: Určete povrchovou teplotu Slunce, víte-li, že zářivý výkon Slunce je 3, W. Určete vlnovou délku maxima vyzařování - λ max Slunce. Poloměr Slunce R = km. Řešení: T = 5 800K λmax = 500 nm - žlutá barva

9 Max Planck – otec kvantové fyziky svou kvantovou hypotézou vyslovil předpoklad, že záření vydávané a pohlcované jednotlivými atomy zahřátého tělesa nemůže mít libovolnou energii, ale vždy je vyzařováno nebo pohlcováno v určitých dávkách energie, kterým dal jméno kvanta Energie kvanta záření závisí na frekvenci záření podle vztahu: E = h.f h – Planckova konstanta h = 6, J.s

10 2. Fotoelektrický jev Je důkazem kvantové povahy elektromagnetického záření Fotoelektrický jev Vnější – dochází k emisi elektronů z povrchu kovu Vnitřní – elektrony se uvolňují v látce ( polovodiči ), zvyšuje se vodivost

11 K L hf - e

12 Zákonitosti fotoelektrického jevu vysvětlil v roce 1905 A. Einstein Při fotoelektrickém jevu každé kvantum záření předá svou energii pouze jednomu elektronu, který ji využije k uvolnění z kovu (výstupní práce W v ) a na zvýšení své kinetické energie.

13 Zákonitosti Pro každý kov existuje 1) mezní frekvence f 0, při níž dochází k fotoemisi. Je-li f < f 0, k fotoelektrickému jevu nedochází. 2) Nastane-li fotoelektrický jev, pak elektrický proud (počet emitovaných elektronů) je přímo úměrný intenzitě dopadajícího záření. 3) Energie ( rychlost ) emitovaných elektronů je přímo úměrná frekvenci dopadajícího záření, závisí na materiálu katody a nezávisí na intenzitě dopadajícího záření.

14 A.Einstein vyšel z předpokladu, že elektromagnetické záření je proud částic – fotonů. Každý foton má svou energii, hmotnost a hybnost.

15 Úlohy: 1) Výstupní práce elektronů pro sodík je 2,28 eV. S jakou energií a rychlostí budou vyletovat elektrony z povrchu sodíkové katody, když na ni dopadá ultrafialové záření s vlnovou délkou 300 nm? 2) Lze vyvolat vnější fotoelektrický jev u sodíku zářením o vlnové délce 500 nm? Řešení: 1,8 eV Lze 3) Kolik fotonů za sekundu vysílá desetiwattová žlutá žárovka? Předpokládejte, že světlo je monofrekvenční s vlnovou délkou 600 nm. 3,

16 3. Comptonův jev A.Compton v roce 1922 prováděl pokusy s rozptylem rentgenového záření na elektronech. ( Rentgenové záření nechal dopadat na uhlíkovou destičku ). Rozptyl fotonu lze pokládat za pružnou srážku dvou částic a ze zákona zachování energie plyne: Platí tedy f a takovýto rozptyl záření na elektronech byl nazván Comptonův jev - důkaz kvantové povahy záření hfhf´ EkEk hf = hf´+ E k

17

18 4. Vlnové vlastnosti částic Francouzský kvantový fyzik Louis Victor Pierre Raymond duc de Broglie ( ) V roce 1924 přišel s hypotézou, že nejen fotony, ale i ostatní objekty mikrosvěta (elektrony, atomy, molekuly …) mají vlnové vlastnosti S každou částicí, jejíž hybnost má velikost p, je spjato vlnění o vlnové délce (de Broglieova vlnová délka)

19 Vlnové vlastnosti hmotných objektů experimentálně potvrdili v roce 1927 američtí fyzici Clinton Joseph DAVISSON a Lester Halbert GERMER

20 Elektron J.J.Thomson (1906) G.P.Thomson (1928) vlnově korpuskulární dualismus částice vlna & otec & syn

21 V elektrickém poli o urychlovacím napětí U získají elektrony kinetickou energii a rychlost

22 Difrakce neutronů na krystalu NaCl Později byly provedeny další experimenty v nichž nejen elektrony, ale i protony, neutrony a atomy projevovaly vlnové vlastnosti

23 Částice se v mikrosvětě nepohybují po určitě trajektorii určitou rychlostí, můžeme vypočítat pouze pravděpodobnost výskytu částice v určitém objemu prostoru – kvantová mechanika. Teoretické základy kvantové mechaniky podal E. Schrödinger a W. Heisenberg. Ψ ( x, y, z, t ) Heisenbergovy relace neurčitosti

24 1) De Broglieho vlnová délka přiřazená elektronu je λ = m. Jaká je jeho rychlost a kinetická energie? [v = 7, m.s- 1, E k = 150 eV] 2) Elektron urychlíme potenciálovým rozdílem 100 V. Jaká bude jeho rychlost a jemu přiřazená de Broglieho vlnová délka? [v = m.s -1, λ = 1, m] Úkoly: Řešení:

25 Vyrobeno v rámci projektu SIPVZ Gymnázium a SOŠ Cihelní 410 Frýdek-Místek Autor: Mgr. Hana Hůlová Rok výroby: 2005 hanah Literatura: I. Štoll – fyzika mikrosvěta Použité zdroje: Internet,


Stáhnout ppt "hanah 1) Kvantová hypotéza 2) Fotoelektrický jev 3) Comptonův jev 4) Vlnové vlastnosti částic."

Podobné prezentace


Reklamy Google