ኳንተም ፊዚክስ: ብርሃንም ኳንተም ባህሪያት

እናንተ ከመቼውም ጊዜ እንዲያውም ብዙ ብርሃን ክስተቶች ውስጥ የሚባለው ምን አስበህ ታውቃለህ? ለምሳሌ ያህል, photoelectric ውጤት, የሙቀት ማዕበል, photochemical ሂደቶች እና እንደ መውሰድ - ብርሃን ሁሉ ኳንተም ንብረቶች. እነርሱ የተገኘው ባይነሳ ኖሮ, ሳይንቲስቶች ሥራ እንዲያውም, ከሙታን ነጥብ ሳትናወጡ: እንዲሁም ሳይንሳዊ እና ቴክኒካዊ እድገት ሊሆን አይችልም ነበር. ሬነሳንስ ፊዚክስ ተመሳሳይ ቅርንጫፍ ጋር የተያያዘ ነው ኳንተም ኦፕቲክስ, የእነሱን ክፍል አጥና.

የብርሃን የኳንተም ጸባዮች: አንድ ትርጉም

እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ, በዚህ ላይ ግልጽ እና ሁሉን አቀፍ ትርጓሜ የጨረር ክስተት መስጠት አልቻለም. እነዚህ በተሳካ ሁኔታ ቀመር ግን የፊዚክስ ውስጥ መላው ችግር ብቻ አይደለም መገንባት በዚህ መሠረት ላይ, ሳይንስ እና በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ. የመጨረሻ ውሳኔ ብቻ ከተሠሩት እንቅስቃሴ ጠቅለል ማን ዘመናዊ ሳይንቲስቶች ጀምሮ ማግኘት ጠይቁ. በመሆኑም ብርሃን ኳንተም ማዕበል ንብረቶች እና - በውስጡ emitters መካከል ባህሪያት ምክንያት, በምን አተሞች የኤሌክትሮማግኔቲክ ናቸው. የኳንተም (ወይም ፎቶን) ምክንያት አንድ በኤሌክትሮን በመሆኑም የኤሌክትሮ-መግነጢሳዊ በጥራጥሬ ማመንጨት, የኃይል ደረጃ ዝቅ ለማድረግ በሚንቀሳቀስበት እውነታ ተቋቋመ ነው.

የመጀመሪያው የጨረር ምልከታዎች

XIX столетии. ብርሃን ኳንተም ንብረቶች ፊት ስለ በሙሉው መጽሐፍ በ በጊዜም ክፍለ ዘመን ውስጥ ታየ. ሳይንቲስቶች የተገኘው እና በትጋት diffraction, ጣልቃ እና እናትኩር ያሉ ክስተቶች ናቸው. በእነርሱ እርዳታ, ብርሃን የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ንድፈ ሐሳብ የሚመነጩ ነበር. ይህ የሰውነት ቢትንና ወቅት የኤሌክትሮማግኔቲክ ያለውን እንቅስቃሴ ለማፋጠን ላይ የተመሠረተ ነበር. በዚህም ምክንያት, ብርሃን ማዕበል ተከትሎ ስለሚነሳ, ከኋላው ታየው. በዚህ ርዕሰ ጉዳይ ላይ የመጀመሪያው ጸሐፊ መላምት ወደ እንግሊዛዊው ዲ Rayleigh አቋቁሟል. እሱም የጨረር እኩል እና ቋሚ ማዕበል አንድ ሥርዓት ተደርገው ይታዩ, እና ጠባብ ቦታ ውስጥ ነው. ያላቸውን ውፅዓት የሞገድ ውስጥ መቀነስ በቀጣይነት መጨመር ይገባል ጋር ያለውን መደምደሚያ መሠረት, ከዚህም አልትራቫዮሌት እና X-rays እንዲኖራቸው ያስፈልጋል. በተግባር ግን, ይህ ሁሉ ተረጋግጧል, እና ሌላ ንድፈ ወሰደ አልተደረገም.

ፕላንክ ያለው ቀመር

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. አንድ የጀርመን-የተወለደ የፊዚክስ - - የ XX ዘመን Maks ፕላንክ መጀመሪያ ላይ አንድ ሳቢ መላምት አቆመው አድርጓል. እሷን እንደገለጹት, መፍሰስ እና ብርሃን ለመምጥ ቀደም ሲል ከታሰበው እንደ በቀጣይነት አይከሰትም አይደለም, እና ክፍሎች - Quanta, ወይም ፎቶኖች ተብለው ነው. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. ፊደል ሸ የተወከለው የተመጣጣኝነት ምክንያት, እንዲሁም 6,63 × 10 ^-34 J · ዎች ጋር እኩል ነበር - ፕላንክ ዎቹ በቋሚ ተጀመረ. v – частота света. ቁ - - ብርሃን ድግግሞሽ እያንዳንዱ ፎቶን የኃይል ለማስላት እንድንችል, አንድ ተጨማሪ እሴት ያስፈልጋል. ፕላንክ ያለው ቋሚ ድግግሞሽ ተባዝቶ, እና በዚህም እንደ ፎቶን ያለውን ኃይል አገኘ. የጀርመን ሳይንቲስት በትክክል እና በትክክል ቀላል ቀመር, ቀደም ኤች ኸርትስ በ አልተገኘም ነበር ይህም ብርሃን ኳንተም ንብረቶች ላይ ሊታሰሩ እና photoelectric ውጤት አድርጎ የተሰየመ ጀምሮ.

የ photoelectric ውጤት ያለው ግኝት

ቀደም ብለን እንደተናገርነው, የ ሳይንቲስት Genrih Gerts ብርሃን nezamechaemye ቀደም ያለውን ኳንተም ንብረቶች ትኩረት ለሚፈልግ የመጀመሪያው ነበር. አንድ ሳይንቲስት አንድ ዚንክ ሳህን እና electrometer በትር ደመቀች ተቀላቅለዋል ጊዜ photoelectric ተፅዕኖ 1887 ላይ ተገኘ. የ የሰሌዳ አዎንታዊ ክስ የሚመጣው ቦታ ሁኔታ, electrometer የተሰናበቱ አይደለም. አንድ አሉታዊ ክፍያ ከመነጋገሩ ከሆነ መሣሪያው ወዲያውኑ የሰሌዳ አልትራቫዮሌት ሬይ ቢወድቅ እንደ የሚያራግፍ ይጀምራል. የኤሌክትሮማግኔቲክ - በዚህ ወቅት እጅ ላይ ተሞክሮ ብርሃን የተጋለጠ ነው የሰሌዳ በኋላ ተገቢውን ስም የተቀበለው ይህም አሉታዊ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች, የረዱንን እንደሚችል ተረጋግጧል.

ተግባራዊ ልምድ Stoletova

የኤሌክትሮማግኔቲክ ጋር ተግባራዊ ሙከራዎችን የሩሲያ ተመራማሪ አሌክሳንደር Stoletov አካሂዷል. የእርሱ ሙከራዎች ስለ እሱ ቫክዩም መስታወት አምፖል እና ሁለት electrodes ተጠቅሟል. አንድ electrode ኃይል ማስተላለፊያ የሚያገለግል ሲሆን ሁለተኛው ደመቀች ሲሆን ባትሪው አሉታዊ ምሰሶ ጋር አመጡ. በዚህ ክወና ወቅት, አሁን ያለውን ጥንካሬ ለማሳደግ ይጀምራል, ነገር ግን አንድ ጊዜ በኋላ የማያቋርጥ የብርሃን ጨረር በቀጥታ ተመጣጣኝ የሆነ ሆነ. በዚህም ምክንያት, ይህ Kinetic የኤሌክትሮማግኔቲክ መካከል ኃይል እንዲሁም ቮልቴጅ ስለዘገዩ እንደ ብርሃን ኃይል ላይ የተመካ እንዳልሆነ አልተገኘም ነበር. ነገር ግን ብርሃን ድግግሞሽ ውስጥ ጭማሪ ይህን ቁጥር ለማሳደግ ያስከትላል.

የብርሃን አዲስ ኳንተም ጸባዮች: ወደ photoelectric ውጤት እና ሕጎች

ኸርትስ ንድፈ እና ልምምድ Stoletov እድገት ወቅት ወደ ውጭ ዞር እንደ ፎቶኖች ተግባሩን ናቸው ይህም ሦስት መሠረታዊ ሕጎች, ፈቀቅ ነበር:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. የሰውነት ወለል ላይ የሚወድቅ መሆኑን 1. ኃይል ብርሃን ሙሌት ወቅታዊ ጥንካሬ በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. ኃይል ብርሃን photoelectron ያለውን Kinetic ኃይል ላይ ተጽዕኖ የለውም; ነገር ግን ብርሃን ድግግሞሽ የቅርብ መስመራዊ እድገት ምክንያት ነው.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. አንድ ዓይነት አለ "ስለ photoelectric ተጽዕኖ የተነሳ ቀይ ጠርዝ." ዋናው ነጥብ ድግግሞሽ በአንድ የተሰጠ ማቴሪያል ዝቅተኛ ድግግሞሽ አመልካች ብርሃን ያነሰ ከሆነ, የ photoelectric ውጤት ከታየ መሆኑን ነው.

ሁለት ንድፈ ግጭት ችግሮች

ቀመር ማክስ ፕላንክ የሚመነጩ በኋላ, ሳይንስ አጣብቂኝ ጋር ገጥሟቸው ነበር. ትንሽ ቆይተው ክፍት የነበሩ ሲሆን ቀደም የተገኘ ማዕበል, እና የብርሃን ኳንተም ንብረቶች, የፊዚክስ በአጠቃላይ ተቀባይነት ህጎች ማዕቀፍ ውስጥ ሊኖር አይችልም. የኤሌክትሮማግኔቲክ ጋር መሰረት, ብርሃን ላይ ቢወድቅ አሮጌውን ንድፈ, አካል ሁሉ የኤሌክትሮማግኔቲክ, ተመሳሳይ ድግግሞሽ ላይ በግድ oscillation የሚመጣው. ይህ በጣም የማይቻል ነው የሌለው Kinetic ኃይል ማመንጨት ነበር. የ photoelectric ውጤት, በተግባር ግን, ትንሽ መዘግየት የለም ሳለ ከዚህም በኤሌክትሮን ኃይል ይቀሩ ነበር የዕረፍት የሚፈለገውን መጠን ያለውን ክምችት ምክንያት, ደቂቃዎች በአስር መቻል አስፈላጊ ነው. ተጨማሪ ግራ መጋባት photoelectrons የኃይል ብርሃን ኃይል ላይ የተመካ እንዳልሆነ እውነታ ጀምሮ ደግሞ ተነሣ. ከዚህም በላይ, ስለ photoelectric ውጤት ያለውን ቀይ ጠርዝ አይደለም አለው, እና ተከፍቶ ቆይቷል ብርሃን በኤሌክትሮን Kinetic ኃይል ድግግሞሽ ጋር ተመጣጣኝ የተሰላ ነበር. አሮጌው ንድፈ አካላዊ ክስተቶች ዓይን ዘንድ በግልጽ የሚታይ ማብራራት አልቻለም, እና አዲሱ ገና ሙሉ በሙሉ ወደ ውጭ ይሠራ አይደለም.

Rationalism አልበርታ Eynshteyna

ብቻ በ 1905, ታላቅ የፊዚክስ ሊቅ አልበርት አንስታይን በተግባር አሳይተዋል እና ምን እንደሆነ, ንድፈ ሐሳብ ላይ ያስተላለፈው ግልጽ - ብርሃን እውነተኛ ተፈጥሮ. እና ፎቶኖች ወደ በተፈጥሮ እኩል ክፍሎች ውስጥ እርስ በርሳቸው መላምት ሁለት ተቃራኒ በ ክፍት ኳንተም ማዕበል ንብረቶች. ስዕል ቦታ ላይ ፎቶኖች ትክክለኛ ቦታ ማለትም, discreteness ብቻ መርህ አጥተን ለማጠናቀቅ. እያንዳንዱ ፎቶን - ያረፈ ወይም በሙሉ እንደ ከመነጋገሩ እንደሚችል ቅንጣት. በኤሌክትሮን የውስጡ ፎቶን በ ቅንጣቶች በማድረግ ላይ ያረፈ ኃይል ዋጋ ላይ ክፍያ ይጨምራል "የምትውጡ". Kinetic ኃይል ወደ ገነትነት ነው ውፅዓት ኃይል, አንድ "ድርብ መጠን" ጠብቆ ሳለ በተጨማሪም, በውስጡ ያለውን photocathode በኤሌክትሮን, በውስጡ ወለል ጋር ያነሳሳቸዋል. ይህ ቀለል ባለ መንገድ, እና photoelectric ውጤት ይህም ምንም የዘገየው ምላሽ ውስጥ እየታየ ነው. በኤሌክትሮን ያለውን አጨራረስ ላይ ይበልጥ ኃይል ጋር radiating, የሰውነት ወለል ላይ የሚወድቅ አንድ ኳንተም እራሱን, ይፈጥራል. ምርት ፎቶኖች መካከል የበለጠ ቁጥር - እንደቅደም ይበልጥ ኃይለኛ ጨረር, እና ብርሃን ማዕበል ውስጥ መውጣትና ያድጋል.

የ photoelectric ውጤት መርህ ላይ የተመሠረቱ ናቸው ቀላሉ መሣሪያዎች,

በሃያኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ የጀርመን ሳይንቲስቶች ያገኟቸውን መረጃዎች በኋላ, ማመልከቻው የተለያዩ መሳሪያዎች ማምረት ስለ ብርሃን ወደ ኳንተም ንብረቶች ይቀላቀላል. ሶላር ሕዋሳት ተብለው የማን ክዋኔው photoelectric ውጤት ነው የፈጠራ,,, ይህም ቀላሉ ወኪል - የ ክፍተት. የራሱ ጥቅምና ደካማ ወቅታዊ conductivity, ረጅም ሞገድ ጨረር ወደ ዝቅተኛ ትብነት, ተብሎ ይችላል መካከል ይህ የ AC ወረዳዎች ላይ ሊውል አይችልም, ለዚህም ነው. የ vacuum መሣሪያ በስፋት photometry ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል, እነሱም ብሩህነት እና ብርሃን ጥራት ጥንካሬ ለመለካት. በተጨማሪም fototelefonah ውስጥ እና ኦዲዮ ማጫወት ወቅት ወሳኝ ሚና ይጫወታል.

conduction ተግባራት ጋር የፀሐይ ኃይል ሕዋሳት

ይህ ብርሃን ወደ ኳንተም ንብረቶች ላይ የተመሠረቱ ናቸው መሣሪያዎች, ከዚህ ፈጽሞ የተለየ አይነት ነበር. የእነሱ ዓላማ - በድምጸ density ለመቀየር. ይህ ክስተት አንዳንድ ጊዜ ውስጣዊ photoelectric ውጤት ይባላል, እና ክወና photoconductors መሠረት ነው. እነዚህ ሴሚኮንዳክተሮች በዕለት ተዕለት ሕይወታችን ውስጥ በጣም ጠቃሚ ሚና እየተጫወተ ነው. ለመጀመሪያ ጊዜ ስለ እነርሱ ሬትሮ መኪና መጠቀም ጀመረ. ከዚያም እነርሱ የኤሌክትሮኒክስ እና የባትሪ ክወና ይሰጣሉ. በሃያኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ በመንኮራኩር ለመገንባት የሚሆን ከፀሐይና ሕዋሳት ተግባራዊ ማድረግ ጀመረ. አሁን ድረስ, ምክንያት የውስጥ photoelectric ውጤት ወደ ባቡር, ተንቀሳቃሽ የስሌት እና በፀሐይ ፓናሎች ውስጥ turnstiles ይሰራሉ.

photochemical ምላሽ

ብርሃን, ይህም ተፈጥሮ በሃያኛው ክፍለ ዘመን ውስጥ ብቻ በከፊል ይገኛል ሳይንስ ነበር, እንዲያውም, ይህም የኬሚካል እና ባዮሎጂያዊ ሂደቶች ይነካል. ፍሰት ላይ ተጽዕኖ ሥር ኳንተም በሞለኪዩል dissociation ሂደት እና አተሞች ጋር ያላቸውን ውህደት ይጀምራል. ሳይንስ ውስጥ, ይህ photochemistry በመባል የሚታወቅ ነው, እና መገለጫዎች አንዱ ተፈጥሮ ውስጥ ዕፀዋት ነው. ይህ ተክል አረንጓዴ ይሆናል ከሚደረግበት extracellular ቦታ, ወደ ሕዋሳት በኩል ምርት አንዳንድ ንጥረ መፍሰስ ብርሃን ሞገድ ሂደቶች ምክንያት ነው.

ብርሃን እና ሰብዓዊ ራዕይ ኳንተም ባህሪያት ላይ ተጽዕኖ. ሬቲና ላይ ማግኘት, አንድ ፎቶን የፕሮቲን ሞለኪውሎች ከጠነባ ሂደት ይኖሩ ይሆናል. ይህ መረጃ በአንጎል ውስጥ የነርቭ በ በማጓጓዝ ነው, እና ህክምና በኋላ ሁላችንም ወደ ብርሃን ማየት ይችላሉ. ሲመሽ ፕሮቲን ሞለኪውል ወደነበረበት እና ራዕይ አዲስ ሁኔታ ጋር አስተናግዷል ነው.

ውጤቶች

እኛ በአብዛኛው ብርሃን ኳንተም ንብረቶች ወደ photoelectric ውጤት የሚባል ክስተት ውስጥ ይታያሉ ነው በዚህ ርዕስ, አካሄድ ውስጥ አልተገኘም. እያንዳንዱ ፎቶን የራሱ ክፍያ እና የጅምላ አለው, እና በኤሌክትሮን ጋር ለመግጠም ጊዜ ይወድቃልና. የኳንተም እና በኤሌክትሮን አንድ ይሆናሉ; እንዲሁም ጥምር ኃይል ወደ photoelectric ውጤት ለማስፈጸም የሚያስፈልጉ በጥብቅ እየተናገሩ ይህም Kinetic ኃይል, ወደ የሚቀየር ነው. በመሆኑም ምርት ወደ ማዕበል oscillation ወደ ፎቶን ኃይል መጨመር, ነገር ግን ብቻ የተወሰነ መጠን ይሆናል.

Photoelectric ውጤት ዛሬ መሣሪያዎች በአብዛኛው አይነቶች ወሳኝ አካል ነው. በውስጡ መሠረት ያለው ሕንፃ ቦታ መርከቦች እና ሳተላይቶች, የፀሐይ ሴሎች ረዳት የኃይል ምንጭ ሆነው ያገለግላሉ ማዳበር. በተጨማሪም, የብርሃን ሞገድ በምድር ላይ ያለውን የኬሚካል እና ባዮሎጂያዊ ሂደቶች ላይ ትልቅ ተጽዕኖ አላቸው. ዕፅዋት አረንጓዴ ናቸው ተራ የፀሐይ ብርሃን ወጪ, የምድር ከባቢ አየር ሰማያዊ ሙሉ ተከፍቷል ቀለም የተቀባ ነው, እና እንደ እኛ ዓለምን ማየት.