Тема: Возникновение квантовой физики. Гипотеза Планка. Фотоны.
Задание 1. Внимательно прочитайте учебный материал и сделайте конспект.
В начале 20 века физика столкнулась с явлениями, которые нельзя было объяснить на основе законов классической физики. Оказалось, что на основе законов классической физики нельзя объяснить строение атома, закономерности испускания и поглощения электромагнитного излучения нагретыми телами, явления фотоэффекта, люминесценции и т.д. Все это создало ситуацию, которая была названа кризисом классической физики.
В классической физике испускание света рассматривается как непрерывный процесс. Считается, что излучающее тело непрерывно посылает в пространство электромагнитные волны и энергия источника света непрерывно изменяется. Аналогично рассматривается и процесс поглощения тела. Но ничего подобного в действительности нет. Электродинамика Максвелла приводила к бессмысленному выводу: нагретое тело в результате постоянного излучения электромагнитных волн должно было охладиться до нуля. Нагретое тело не расходует всю свою энергию на излучение электромагнитных волн.
С точки зрения классической физики теплового равновесия между веществом и излучением существовать не может. На опыте доказано, что нагретое тело не тратит всю свою энергию на излучение электромагнитных волн. В 1900 году Макс Планк выдвинул квантовую гипотезу.
Гипотеза Планка:
Нагретое тело испускает и поглощает свет не непрерывно, а определенными конечными порциями энергии – квантами (квант (от лат. quantum) – количество). энергия Е которых пропорциональна частоте колебания ν.
Е = h∙ν, где h= 6,63∙10-34Дж∙с – постоянная Планка
Энергия квантов разного цвета имеет разное значение.
Энергия светового потока определяется частотой излучения и количеством квантов в потоке.
Новая теория объясняла экспериментальные данные.
Формула Макса Планка позволяет определять различные характеристики квантов электромагнитного изучения.
Позднее гипотеза Планка была подтверждена экспериментально.
Выдвижение этой гипотезы считается моментом рождения квантовой механики. Это было 14 декабря 1900 года .После открытия Планка начала развиваться новая и самая современная физическая теория – квантовая теория. Ее развитие продолжается и сейчас.
Выводы: таким образом из Гипотезы Планка вытекает:
Любое тело состоит из большого числа атомов. Каждый из атомов излучает электромагнитные волны.
• Энергия атома может изменяться лишь определенными порциями – квантами,
кратными некоторой энергии, т.е. принимать значения Е, 2Е,3Е…
Фотоны – кванты света, это элементарная частица, квант электромагнитного излучения, в том числе кванты света и обладает свойствами:
1.Энергия фотона определяется по формулам
Е = m 
, Е = h 
= 
[Дж]
2. Масса фотона m = 
[кг] • Масса покоя фотона равна нулю
3.Импульс фотона - это произведение его массы на скорость.
р = m 
; р = 
; р = 
[кг∙м/с]
4. Квант электромагнитного излучения существует, только распространяясь со скоростью света с = 300 000км/с, обладая при этом конечными значениями энергии и импульса.
В монохроматическом свете с частотой фотоны имеют одинаковую энергию, импульс и массу.
Планк построил новую теорию теплового равновесия и объяснил спектр излучения абсолютно черного тела.
Идея Планка о прерывистом характере процессов испускания и поглощения света оказала громадное влияние на все дальнейшее развитие физики.
Задание 2. Решите задачи.
1. Задача 1.
Максимальная длина волны видимой части света соответствует красному цвету
(760 нм). Чему равна энергия порции света.
| Дано: χ = 760 нм с= 3∙108 м\с h= 6,63∙10-34Дж∙с Найти: E=? | СИ 760∙10-9 м | Решение
Е = h∙ν = ; т.к. 
E=6,63  Дж  = 
Ответ: E= 2,6∙10-19Дж
|
Задача 2.
К какому виду надо отнести излучение, энергия квантов которого равна4140эВ.
| Дано | СИ | Решение |
| E = 4140 эВ с= 3∙108 м\с h= 6,63∙10-34Дж∙с Найти: χ-? Вид излучения-? | 6624 
|
E=4140э В=4140эВ∙1,6∙10-19Кл= 6624
Е = h∙ν = ; 
Ответ: χ = 0, 3 нм
рентгеновское излучение
|