"Где "работают" кванты"

«Где «работают» световые кванты?»

Ильина И.Н.,

учитель физики

МБУ СОШ №43

Тольятти 2015 г.

Содержание:

• 1.История открытия квантовых свойств света:
• а)1887г-Г.Герц открытие фотоэффекта.
• б) конец 19в-А.Г.Столетов-исследование фотоэффекта (опыты).
• в) 1900г-квантовая гипотеза М.Планка.
• г) 1905г-А.Эйнштейн-теория (законы) фотоэффекта.
• 2. Фотоны.
• 3. Применение фотоэффекта:
• Вакуумные и полупроводниковые элементы.
• 4.Проявление квантовых свойств света:
• а)Химическое действие света ( фотосинтез, фотография, загар, выцветание тканей и волос (летом), образование озона после грозы).
• Б) Световое давление-исследование П.Н.Лебедева.

1.История открытия квантовых свойств света:

• А) 1887г-Г.Герц открытие фотоэффекта .

Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света.

Открытие фотоэффекта следует отнести к 1887 г., когда Герц обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом электродов искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между ними.

б) конец 19в-А.Г.Столетов-исследование фотоэффекта (опыты).

• А.Г. Столетов исследовал явление фотоэлектрического эффекта, установил его природу и главные закономерности. Суть фотоэффекта, как открыл Столетов, состоит в испускании металлом под действием света отрицательно заряженных частиц, оказавшихся на поверку электронами.

в) 1900г-квантовая гипотеза М.Планка.

• Макс Планк в 1900 г. высказал гипотезу о том, что свет должен излучаться порциями (квантами). Таким образом, начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой.

г) 1905г-А.Эйнштейн-теория (законы) фотоэффекта.

• В 1905 г. Эйнштейн, опираясь на работы М. Планка, предложил совершенно новую теорию фотоэффекта. По Эйнштейну, световой поток представляет собой поток «атомов света», названных Эйнштейном фотонами; каждый фотон обладает энергией.

2. Фотоны

• Фотоны - световые «частицы» («квазичастицы»),не имеющие массы покоя и электрического заряда, но обладающие энергией и импульсом.

Приблизительно так выглядит виртуальная модель фотона.

3. Применение фотоэффекта:

• С помощью фотоэффекта «заговорило» кино, стала возможной передача движущихся изображений (телевидение) Основанные на фотоэффекте приборы контролируют размеры изделий лучше человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освещение.

Вакуумные и полупроводниковые элементы.

• Вакуумные фотоэлементы . Современный вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу, часть внутренней поверхности которой покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода. Через прозрачное окошко свет проникает внутрь колбы. В ее центре расположена проволочная петля или диск — анод , который служит для улавливания фотоэлектронов.

• Полупроводниковые фотоэлементы . Кроме рассмотренного фотоэффекта, широко применяется и так называемый внутренний фотоэффект в полупроводниках. Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твёрдых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений.

4.Проявление квантовых свойств света: а)Химическое действие света ( фотосинтез, фотография, загар, выцветание тканей и волос, образование озона после грозы).

• Важнейшие химические реакции под действием света и солнца происходят во многих микроорганизмах, траве, зеленых листьях деревьев и растений , дающих нам пищу и кислород для дыхания. Листья поглощают из воздуха углекислый газ и расщепляют его молекулы на составные части: углерод и кислород. Происходит это в молекулах хлорофилла под действием красных лучей солнечного спектра. Этот процесс называется фотосинтезом.

• Фотография. Химическое действие света лежит в основе фотографии. Слово «фотография» происходит от греческого «фото» – свет, «графо» – рисую, пишу. Фотография – рисование светом.

• Выцветание тканей на солнце и образование загара ( потемнение кожи человека под воздействием ультрафиолетовых лучей) – это тоже примеры химического действия света.

• При попадании солнечных лучей, в капле воды кислород преобразуется в озон. Также Вы чувствуете запах озона после грозы, когда он образуется при электрическом разряде.

Б) Световое давление-исследование П.Н.Лебедева.

• Лебедев при помощи виртуозных, хотя и выполненных скромными средствами опытов подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела, а в 1907 году — и на газы (открытие эффекта давления света). С точки зрения квантовой теории давление света появляется в результате передачи телу импульсов фотонов при их поглощении.