Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика. Физика элементарных частиц. Кузнецов С.И. - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

19
только
испускается, как это предполагал Планк, но и распространя-
ется и поглощается веществом отдельными порциями (квантами)
,
энергия которых ν
0
hE = . Таким образом, распространение света нужно
рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток лока-
лизованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся
со скоростью распространения света в вакууме (с). Квант электромаг-
нитного излучения получил название
фотон.
Как мы уже говорили, испускание электронов с поверхности метал-
ла под действием падающего на него излучения соответствует пред-
ставлению о свете как об электромагнитной волне, т.к. электрическое
поле электромагнитной волны воздействует на электроны в металле и
вырывает некоторые из них. Но Эйнштейн обратил внимание на то, что
предсказываемые волновой
теорией и фотонной (квантовой корпуску-
лярной) теорией света детали фотоэффекта существенно расходятся.
Итак, мы можем измерить энергию вылетевшего электрона, исходя
из волновой и фотонной теории. Чтобы ответить на вопрос, какая тео-
рия предпочтительней, рассмотрим некоторые детали фотоэффекта.
Начнем с волновой теории, и предположим, что пластина освеща-
ется монохроматическим светом. Световая волна
характеризуется па-
раметрами: интенсивностью и частотой (или длиной волны). Волновая
теория предсказывает, что при изменении этих характеристик происхо-
дят следующие явления:
• при увеличении интенсивности света число выбитых электронов
и их максимальная энергия должны возрастать, т.к. более высокая ин-
тенсивность света означает большую амплитуду электрического поля, а
более сильное электрическое поле вырывает электроны с большей энер-
гией;
• частота света не должна влиять на кинетическую энергию выби-
тых электронов; кинетическая энергия зависит только от интенсивности
падающего света.
Совершенно иное предсказывает фотонная (корпускулярная) тео-
рия. Прежде всего, заметим, что в монохроматическом пучке все фото-
ны имеют одинаковую энергию (равную hν). Увеличение интенсивности
светового пучка означает увеличение числа фотонов в
пучке, но не ска-
зывается на их энергии, если частота остается неизменной. Согласно
теории Эйнштейна, электрон выбивается с поверхности металла при со-
ударении с ним отдельного фотона. При этом вся энергия фотона пере-
дается электрону, а фотон перестает существовать. Т.к. электроны
удерживаются в металле силами притяжения, для выбивания электрона
с
поверхности металла требуется минимальная энергия A (которая на-

Страницы