Kvantová fyzika

Planckova kvantová hypotéza Max Planck experimentálně prokázána vznik studium zdrojů elektromagnetického záření (model: absolutně černé těleso) hledání vztahu pro velikost hustoty spektrální intenzity vyzařování na frekvenci při dané teplotě závislost energie na frekvenci

Kvantum energie energie elektromagnetického záření je vyzařována nebo pohlcována jen po celistvých kvantech energie E velikost těchto kvant závisí na frekvenci záření h = 6,625.10-34 J.s je Planckova konstanta kvantum = nejmenší „kousek“ = foton

Příklad 1 Určete energii, hmotnost a hybnost fotonu gamma záření s vlnovou délkou 1 pm. řešení Porovnejte s energií kvanta (fotonu) rádiové vlny  = 500 m, mikrovlny  = 10 cm, žlutého světla  = 580 nm , ultrafialového záření  = 100 nm, rentgenového záření  = 1 nm.

Fotoefekt vysvětlen pomocí Planckovy kvantové hypotézy vzájemné působení záření a látky uvolňování elektronů z atomů po dopadu záření, vznik elektrického proudu v obvodu vnější elektrony opouští látku (kovy, fotonka) vnitřní elektrony zůstávají v látce (polovodiče – fotorezistor, fotodioda)

Vnější fotoefekt uvolňování elektronů z látek po dopadu záření energie uvolněných elektronů závisí na frekvenci záření nikoliv jeho na intenzitě

Experimenty prokázaly pro každý kov existuje určitá mezní frekvence f0 taková, že elektrony se uvolňují pouze při ní a vyšších frekvencích je-li frekvence záření vyšší než mezní, bude protékající proud obvodem úměrný intenzitě záření energie elektronů, které se uvolňují, roste lineárně s frekvencí záření

Vysvětlení A. Einsteina elektromagnetická vlna se chová jako soubor částic – světelných kvant každé kvantum záření předá svou energii vždy jednomu elektronu uvolní se – výstupní práce získá kinetickou energii

Comptonův jev rentgenové záření s vysokou energií dopadající na uhlíkovou destičku měření frekvence f‘ záření rozptýleného pod různými úhly kvanta záření se chovala jako malé pružné kuličky srážející se s elektrony byly splněny zákony zachování energie a hybnosti

Foton druh elementární částice nulová klidová hmotnost částicové i vlnové vlastnosti pohybuje se rychlostí světla

Příklad Kolik fotonů za sekundu vysílá desetiwattová žlutá žárovka? Předpokládáme, že světlo je monofrekvenční s vlnovou délkou 600 nm.