Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 9 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

9
1. Âåëè÷èíà ôîòîòîêà çàâèñèò îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî ñâå-
òîâîãî ïîòîêà;
2. Ýíåðãèÿ âûëåòàþùèõ çàðÿäîâ îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî ñâå-
òà íå çàâèñèò.
Âòîðîé çàêîí íå ìîã áûòü îáúÿñíåí ñ òî÷êè çðåíèÿ âîëíîâîé òåîðèè.
È òîëüêî â 1905 ã. À.Ýéíøòåéí, èñõîäÿ èç êîðïóñêóëÿðíûõ ïðåäñòàâëå-
íèé î ñâåòå, ñìîã îáúÿñíèòü âñå îñîáåííîñòè îáíàðóæåííîãî Ãåðöåì ÿâëå-
íèÿ. Ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíàÿ ýíåðãèÿ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ â âèäå
êîðïóñêóë - êâàíòîâ, Ýéíøòåéí íàïèñàë ñëåäóþùåå âûðàæåíèå:
2
2
mv
Ah +=
ν
, (1)
êîòîðîå âûðàæàåò çàêîí ñîõðàíåíèÿ è ïðåâðàùåíèÿ ýíåðãèè ïðè ôîòîýô-
ôåêòå. Ñëåâà ñòîèò âåëè÷èíà ýíåðãèè êâàíòà ñâåòà (ïî ãèïîòåçå Ïëàíêà),-
ñïðàâà-ïåðâûé ÷ëåí îïðåäåëÿåò ðàáîòó ïî âûðûâàíèþ çàðÿäà(â äàííîì
ñëó÷àå ýëåêòðîíà) èç ìåòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíêè,âòîðîé ÷ëåí îïðåäåëÿåò
êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ ñâîáîäíîãî ýëåêòðîíà.
 1923 ã àìåðèêàíñêèé ôèçèê À. Êîìïòîí ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷èë
ðàññåÿíèå ñâåòà íà íåïîäâèæíûõ ýëåêòðîíàõ. Â ðåçóëüòàòå ðàññåÿíèÿ óìåíü-
øàëàñü ÷àñòîòà ñâåòà. Âîëíîâàÿ òåîðèÿ íå ìîãëà îáúÿñíèòü ýòîò ýôôåêò.
Ñîãëàñíî êëàññè÷åñêîé òåîðèè ÷àñòîòà ðàññåÿííîãî ñâåòà äîëæíà îñòàòü-
ñÿ ïðåæíåé. Òîëüêî ðàññìàòðèâàÿ ñâåò êàê ïîòîê êîðïóñêóë, êâàíòîâ,
ïðèìåíÿÿ ôîðìóëû ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè è ðåøàÿ çàäà÷ó
íà ñòîëêíîâåíèå, ìîæíî áûëî îáúÿñíèòü âñå îñîáåííîñòè ýôôåêòà Êîìï-
òîíà.
Èòàê, ñóùåñòâóþò ÿâëåíèÿ (èíòåðôåðåíöèÿ, äèôðàêöèÿ, ïîëÿðèçà-
öèÿ), â êîòîðûõ ñâåò ïðîÿâëÿåò âîëíîâûå ñâîéñòâà, â äðóãèõ (ôîòîýôôåêò,
êîìïòîí-ýôôåêò)  êîðïóñêóëÿðíûå. Íî î÷åíü âàæíî îòìåòèòü, ÷òî íå ñó-
ùåñòâóåò ýêñïåðèìåíòà, â êîòîðîì âîëíîâûå è êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà
ó ñâåòà ïðîÿâëÿëèñü áû îäíîâðåìåííî.
1.4. Êîðïóñêóëÿðíûå è âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåìåíòàðíûõ
÷àñòèö
Ê íà÷àëó 20-õ ãîäîâ ÕÕâ. áûëè èçâåñòíû òðè ýëåìåíòàðíûå ÷àñòè-
öû: ýëåêòðîí, ïðîòîí è ôîòîí. Â ÿâëåíèè Êîìïòîíà, â ôîòîýôôåêòå, â îïû-
òàõ ïî ðàññåÿíèþ àòîìîâ (îïûòû Ðåçåðôîðäà) ïðè íàáëþäåíèè îòêëîíå-
íèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â ýëåêòðè÷åñêîì è ìàãíèòíîì ïîëÿõ ýëåìåíòàðíûå
÷àñòèöû ïðîÿâëÿëè êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà.
      1. Âåëè÷èíà ôîòîòîêà çàâèñèò îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî ñâå-
òîâîãî ïîòîêà;
      2. Ýíåðãèÿ âûëåòàþùèõ çàðÿäîâ îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî ñâå-
òà íå çàâèñèò.
      Âòîðîé çàêîí íå ìîã áûòü îáúÿñíåí ñ òî÷êè çðåíèÿ âîëíîâîé òåîðèè.
È òîëüêî â 1905 ã. À.Ýéíøòåéí, èñõîäÿ èç êîðïóñêóëÿðíûõ ïðåäñòàâëå-
íèé î ñâåòå, ñìîã îáúÿñíèòü âñå îñîáåííîñòè îáíàðóæåííîãî Ãåðöåì ÿâëå-
íèÿ. Ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíàÿ ýíåðãèÿ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ â âèäå
êîðïóñêóë - êâàíòîâ, Ýéíøòåéí íàïèñàë ñëåäóþùåå âûðàæåíèå:

                            mv 2
                   hν = A +      ,                             (1)
                             2
êîòîðîå âûðàæàåò çàêîí ñîõðàíåíèÿ è ïðåâðàùåíèÿ ýíåðãèè ïðè ôîòîýô-
ôåêòå. Ñëåâà ñòîèò âåëè÷èíà ýíåðãèè êâàíòà ñâåòà (ïî ãèïîòåçå Ïëàíêà),-
ñïðàâà-ïåðâûé ÷ëåí îïðåäåëÿåò ðàáîòó ïî âûðûâàíèþ çàðÿäà(â äàííîì
ñëó÷àå ýëåêòðîíà) èç ìåòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíêè,âòîðîé ÷ëåí îïðåäåëÿåò
êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ ñâîáîäíîãî ýëåêòðîíà.
       1923 ã àìåðèêàíñêèé ôèçèê À. Êîìïòîí ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷èë
ðàññåÿíèå ñâåòà íà íåïîäâèæíûõ ýëåêòðîíàõ. Â ðåçóëüòàòå ðàññåÿíèÿ óìåíü-
øàëàñü ÷àñòîòà ñâåòà. Âîëíîâàÿ òåîðèÿ íå ìîãëà îáúÿñíèòü ýòîò ýôôåêò.
Ñîãëàñíî êëàññè÷åñêîé òåîðèè ÷àñòîòà ðàññåÿííîãî ñâåòà äîëæíà îñòàòü-
ñÿ ïðåæíåé. Òîëüêî ðàññìàòðèâàÿ ñâåò êàê ïîòîê êîðïóñêóë, êâàíòîâ,
ïðèìåíÿÿ ôîðìóëû ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè è ðåøàÿ çàäà÷ó
íà ñòîëêíîâåíèå, ìîæíî áûëî îáúÿñíèòü âñå îñîáåííîñòè ýôôåêòà Êîìï-
òîíà.
       Èòàê, ñóùåñòâóþò ÿâëåíèÿ (èíòåðôåðåíöèÿ, äèôðàêöèÿ, ïîëÿðèçà-
öèÿ), â êîòîðûõ ñâåò ïðîÿâëÿåò âîëíîâûå ñâîéñòâà, â äðóãèõ (ôîòîýôôåêò,
êîìïòîí-ýôôåêò) – êîðïóñêóëÿðíûå. Íî î÷åíü âàæíî îòìåòèòü, ÷òî íå ñó-
ùåñòâóåò ýêñïåðèìåíòà, â êîòîðîì âîëíîâûå è êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà
ó ñâåòà ïðîÿâëÿëèñü áû îäíîâðåìåííî.

   1.4. Êîðïóñêóëÿðíûå è âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåìåíòàðíûõ
                          ÷àñòèö

      Ê íà÷àëó 20-õ ãîäîâ ÕÕâ. áûëè èçâåñòíû òðè ýëåìåíòàðíûå ÷àñòè-
öû: ýëåêòðîí, ïðîòîí è ôîòîí. Â ÿâëåíèè Êîìïòîíà, â ôîòîýôôåêòå, â îïû-
òàõ ïî ðàññåÿíèþ àòîìîâ (îïûòû Ðåçåðôîðäà) ïðè íàáëþäåíèè îòêëîíå-
íèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â ýëåêòðè÷åñêîì è ìàãíèòíîì ïîëÿõ ýëåìåíòàðíûå
÷àñòèöû ïðîÿâëÿëè êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà.

                                     9