Legile efectului fotoelectric. Eşecul modelului ondulatoriu.

în prima lecție de fizică cuantică

vom discuta despre efectul fotoelectric

extern Haideți să începem cu descrierea

experimentului ce stă la baza acestui

efect Deci ceea ce vedeți în această

schemă este dispozitivul experimental

folosit care are următoarele componente

În primul rând avem un tub vidat

reprezentat cu această culoare

albastru deschis Care este opac

în sensul că nicio radiație nu

poate pătrunde din exterior în

interior și care are o fereastră

din quartz ce permite trecerea

radiațiilor ultraviolete care sunt

reprezentate cu aceste linii roșii

avem o sursă de radiație ultravioletă

monocromatică care este prezentă

undeva în această zonă și nu este

reprezentată De ce avem o sursă

de radiații ultraviolete monocromatică

aceste radiații ultraviolete de

frecvență fixă monocromatică înseamnă

că ele au o anumită frecvență fixăm

pătrund Prin fereastra de cuarț

și ajung pe un cactus notat cu

ce în schema noastră mâncat tot

metalic există de asemenea un alt

electrod înăuntru tubului numit

anunt care este și el format din

același metal acest stup este conectat

la o sursă de curent continuu notată

cu m Deci care are Polul pozitiv

și Paula activ în sol acesta sursa

este conectată la interiorul unui

rostat notat cu r care are bineînțeles

o rezistență variabilă în felul

acesta putând noi putând să variez

tensiunea de la bornele tubului

prin varierea poziției cursorului

rău statului există de asemeni

și Două aparate de măsură un voltmetru

și un microfon care măsoară curentul

respectiv tensiunea ce trec prin

electrozii dispozitivului experimental

ceea ce se observă în acest tip

de experiment este că pentru un

anumit tip de radiație monocromatica

adică cu un anumită o anumită frecvență

obținem un curent între cotor și

a note de ce obținem un curent

de electroni care se desprind din

cotor și se îndreaptă către înot

în felul acesta formând un curent

în circuitul nostru Deci efectul

fotoelectric este fenomenul de

emisie de electroni de către un

metal catodul în cazul nostru sub

acțiunea unei radiații electromagnetice

care respectă anumite condiții

pe care le vom vedea imediat se

numește foto curent acest curent

de electroni emis datorită expunerii

unui metal la radiație electromagnetică

Haideți să descriem proprietățile

acestui foto curent În primul rând

între o etapă inițială alege murea

radiație monocromatică ultravioletă

care are fluxul fii și frecvența

nu constante fixate și varum tensiunea

de la bornele electrozilor prin

mișcare are o statului în felul

acesta bineînțeles variind și intensitatea

curentului acest curent de electroni

mese și Reprezentăm grafic caracteristica

curent tensiune Deci ceea ce voi

reprezenta Aici este ceea ce se

obține în acest tip de experiment

ca și caracteristică curent Deci

curent foto curentul Care este

un curent relativ slab Deci se

măsoară în Micro amperi ca funcție

de tensiunea aplicată elaborată

în volți ceea ce se observă voie

desenat forma acestei caracteristici

și apoi o voi descrie Deci ea are

următoarea formă pornește undeva

de la o tensiune negativă trece

printr un anumit cu anumită valoare

a curentului la tensiune 0 și apoi

obținem o valoare de saturație

a curentului i s Deci notăm cu

e s valoarea Constanta curentului

care se obține peste o anumită

tensiune să zicem cu zero apoi

avem o altă valoare a curentului

notat cu zero Care este valoarea

foto curentului la tensiune 0 și

notăm cu us această tensiune de

la care curentul pornește la tensiunea

negativă tensiunii valoare negativă

a tensiunii de la care obținem

primele valori nenule ale curentare

făcut foto curentului Deci avem

următoarele caracteristici următoarele

regiuni ale acestei caracteristici

intensitate curent în primul rând

în zona tensiunilor pozitive Deci

în careu trebui să te mai mare

decât 0 fotoelectroni sunt accelerați

deoarece avem o tensiune pozitivă

aplicăm o tensiune pozitivă pe

a node și negativă pe ca tot cu

ajutorul sursei noastre și bineînțeles

Atunci electronii nimic și de către

ca tot mai presus foto electronic

vor fi accelerați către anis și

atunci în consecință bineînțeles

intensitatea curentului foto curentului

crește cu tensiunea aplicată totuși

Acest lucru se întâmplă până la

o anumită valoare a tensiunii aplicate

de la care numai obținem o creștere

și intră în pe o valoare constantă

a foto curentului numit foto curentul

de saturație es al doilea lucru

care observăm este că la tensiune

0 când numai aplicăm această această

tensiune continuă electrozilor

Spre exemplu de cuplăm Reu statul

nostru există totuși un foto curent

ceea ce înseamnă că chiar și fără

nicio accelerare fotoelectroni

au suficientă energie să ajungă

la înot în fine în zona tensiunilor

negative obținem o decelerare A

fotoelectronilor deci tensiune

negativ înseamnă că schimbăm polarității

anodul de vine dativ și catodul

pozitiv ceea ce înseamnă că fotoelectroni

emise de către cat aude vor fi

frânată în spațiul dintre ca toți

și on OD totuși iau în continuare

suficientă energie ca să ajungă

la înot cât timp această tensiune

nu devine prea mare deci există

o valoare negativă a potențialele

diferențele poate încasa tensiunii

aplicate pe la această frânare

devine suficient de puternică pentru

a opri electronii emiși de către

ca tot fotoelectroni de În încercarea

lor de a ajunge la înot aceasta

este rezultatul experimental acum

Haideți Să formulăm legile efectului

fotoelectric și să discutăm consecințele

lor prima lege a efectului fotoelectric

obținută experimental bineînțeles

este că intensitatea foto curentului

de saturație ies despre care am

vorbit e direct proporțională cu

fluxul radiației electromagnetice

incidente atunci când frecvența

nu este constant Deci ceea ce am

de cu tot în prealabil după cum

am spus se referea la o radiație

electromagnetică ce are atât fluxul

cât și frecvența constant primul

pas pe care îl facem prima modificare

experimentală este că Variant fluxul

și ceea ce se observă este următorul

lucru deci același aceeași caracteristică

intensitate curent pe care am desenat

înainte de ce intensitate tensiune

intensitate tensiune în intensitate

cu Remi neînțeles se modifică în

felul următor avem o curbă pe care

am desenat înainte care are o anumită

valoare a intensității foto curentului

de saturație Deci avem unul cu

s și un es1 să spunem care corespunde

unei anumite valori ale fluxului

fiul ale al radiației monocromatice

ultraviolete și modificăm acest

fiu 1 la o nouă valoare fie 2 ceea

ce se observă mai mică ceea ce

se observă este că pentru fi 2

curba va arăta la fel dar cu o

valoare a curentului a foto curentului

de saturație mai mică Deci acesta

este și 2 și așa mai departe Deci

Pe măsură ce scădem valoarea fluxului

radiației ultraviolete obținem

aceeași curbă ce pleacă din aceea

de la aceeași tensiune de stopare

vom vedea de ceea ce se numește

tensiune de stopare se modifică

în sensul în care intensitatea

curentului de saturație scade pentru

o valoare și mai mică a fluxului

Cum obține o intensitatea curentului

de saturație și mai mică de citit

trei va mai mic decât fie doi va

duce la un S3 mai mic decât S2

Deci prima lege stabilit experimentale

este că ies valoarea curentului

de saturat foto curentul de saturație

este proporțional cu fluxul la

frecvență constantă revenind la

discuția despre acest us această

valoare a tensiunii ia se numește

tensiune de stopare și măsoară

energia cinetică maximă a fotoelectronilor

să vedem de ce Deci ce se întâmplă

este că la această valoare negativă

a tensiunii foto curentul dispare

asta înseamnă că turnarea produsă

de această tensiune negativă este

suficient de mare pentru a opri

fotoelectroni asta înseamnă că

energia lor cinetică care are valoarea

maximă inițială la imitația de

cătină din carton se consumă complet

prin frânare de ce ajung la anode

cu energie cinetică 0 și aceasta

aceasta prin bineînțeles definiție

este variația energiei în acest

proces de frânare a fotoelectronilor

de către diferența de potențial

dar variației energiei cinetice

este lucrul mecanic efectuat de

către diferența de potențial sau

despre tense de către tensiune

lucrul mecanic prin definiție este

produsul dintre sarcină electrică

Care este sarcina electrică a electronului

cheetah cu tensiunea aplicată us

rezultă Deci că pentru o valoare

a tensiunii aplicate negative egală

cu s obținem putem măsura directă

energia cinetică maximă a electronul

a mic a fotoelectronilor emiși

de către ca tot Deci energia cinetică

maximă va fi egală cu i ori ies

în felul acesta putem măsura direct

noi putem controla și măsura acest

us deci putem măsura energia cinetică

maximă a electronilor și în acesta

măsurând această negi cinetică

maximă obținem legea a 2-a legea

a doua a spune că energia cinetică

maximă a fotoelectronilor e proporțională

cu frecvența radiației incidente

nimic și nu depinde de fluxuri

a fi mai exact măsurând energia

cinetică maximă a fotoelectronilor

pentru avarii frecvențe neum de

se variază frecvența nu a radiației

și se măsoară e si Max în felul

acesta ale electronilor și se obține

o dependență de genul acesta de

sinergie cinetică maximă este proporțională

cu nu aceasta este cea de a doua

lege si max proporțional cu ninu

și de asemeni e si Maxi merge cinetică

maximă nu depinde de flux cea de

a treia alege rezultat din această

de acest grafic experimental și

ia spune că efectul fotoelectric

se produce doar dacă frecvența

radiației incidente nu e cel puțin

egală cu frecvența de prag nu 0

caracteristică metalului Deci ceea

ce se observă este că variind această

frecvență există o frecvență de

prag nu zero sub care efectul fotoelectric

nu se produce nu ținem nu măsurăm

Unde în foto curent Deci nu avem

fotoelectroni în tub o dată atinsă

această frecvență intrăm în cazul

legii dome obținem o dependență

liniară a lui Ice Max de nu dacă

schimbăm Metalul din care este

făcut catodul ceea ce se obține

este o altă dependență liniară

Dar ce pleacă din alt de înaltă

frecvență de prag Deci pentru veri

metale obținem varii puncte de

plecare sau praguri ale frecvenți

ele sunt arătate aceste praguri

ale frecvențe sau în cazul acesta

al ale lui de un dăm pentru var

filme tale Deci ce vedem în această

în acest tabel este pentru patru

metale platină argint zinc și c

și valoarea lungimii de undă maximă

în anume vă reamintesc formula

lungimea de undă este egal cu c

supra nu și dacă nu trebuie să

fie mai mare decât nu 0 implică

kalam Da trebuie să fie mai mic

decât la maxim Care este egal cu

c supra în user și acest Lambda

maxim care e direct legată de frecvența

de legat de frecvența de prag este

arătată în acest tabel cea de a

patra rege spune că efectul fotoelectric

se produce practică instantaneu

de se măsoară intervalul de timp

dintre căderea radiației incidente

și mi se fut electronic și se obține

un timp foarte mic de ordinul nanosecunde

lor adică 10 la minus 9 secunde

din punct de vedere practic emisia

fotoelectronilor este instantane

acum Cel mai important să vedem

ce înseamnă asta și cum poate fi

Ce înseamnă Toate aceste legi ale

efectului fotoelectric și cum pot

fi el explicate în modelul de luminii

care exista la momentul efectuării

acest experiment deci pe la anul

1900 aproximativ sau efectuat de

către her și alți savanți acest

tip de experiment și se încercate

plecarea lui prin modelul care

exista la momentul respectiv și

anume modelul ondulator a lumii

modelul ondulatoriu al radiații

electromagnetice îngeraș De ce

aluminiu particular era bazat pe

toate fenomenele măsurate până

atunci interferență difracție polarizare

și așa mai departe despre care

am discutat și la momentul respectiv

de acești ani toată lumea științifică

era convinsă că radiații electromagnetică

este un fenomen pur ondulator bazat

pe aceste tipuri de experiențe

totuși după cum Gomez plecat pe

scurt acest model ondulatoriu nu

reușește să explice fenomenul sau

efectul fotoelectric și de asemeni

după cum vom vedea nici efectul

compton mai exact în termen foarte

simpli dacă avem o undă electromagnetică

care penetrează sau intră în turul

material în care se electroni în

atomul din material această undă

va ceda treptat energie acestor

electronii ei vor intra în mișcare

oscilatorie și când energia ce

dată și acumulată treptat de către

electroni de la un de devine suficientă

atunci ei vor părăsi Metalul Deci

asta ar fi baza interpretării fenomenului

sau efectului fotoelectric pe baza

modelului ondulatoriu problema

este că niciuna din cele patru

nu poate fi explicat mai exact

intensitatea energetică a radiații

electromagnetice în model ondulatoriu

este proporțională cu flux Deci

cu cât crește în fluxul după cum

am văzut fluxul este direct proporțional

cu energia înmagazinată nuntă Deci

cu intensitate energetic asta înseamnă

că energia cinetică a fotoelectronilor

emiși ar trebui Evident să fie

proporțională cu flux de aceasta

contrazice direct legea a doua

de asemeni pragul de producerea

ale sexului trebuie să fie în mărimea

flux și nu în mărimea frecvență

a unde mai exact când anume acest

acest hotărât roni este miss în

modelul ondulator Păi atunci când

el acumulează suficientă energie

transferată de către un de pentru

a pleca pentru se desprind iar

aceasta ar trebui să depindă de

cât de intensă este un da Și nu

de frecvența unde adică de distanța

dintre maxim Care este Land la

varan frecvența Variant Lambda

după cum am arătat în această formulă

și Deci varan frecvența nu facem

altceva decât să facem Forma unde

e ceea ce nu ar trebui model ondulatorul

să aibă de a face cu cantitatea

de energie preluată de către Electronicii

fluxul sau energia transportată

de undă ar trebui să aibă de a

face cu energia preluată de către

electron Deci în modelul ondulatoriu

pragul de producere condiția de

producere a efectului fotoelectric

ar trebui să fie flux mai mare

decât un flux de prag fie 0 și

nu nu mai mare decât musor iarăși

modelul ondulatoriu contrazice

legea a treia în fine și legea

patra este contrazisă pentru mai

ales la fluxul relativ mici ale

radiații pentru că timpul de emisie

ar trebui să depindă de flux adică

la fluxul mici timpul de emisie

ar trebui să fie din ce în ce mai

mare aceasta din nou deoarece modelul

de bază este următorul Unde ai

intrat semnează corect rolul și

treptat o îl pune în oscilații

ce gânduri din ce în ce mai multe

energie în momentul în care are

suficientă energie pleacă Deci

la fluxuri mici timpul de infinit

timpul necesar de a cumula această

energie de a transfera această

energie electronului da asta asta

contrazice legea patra care spune

că indiferent de flux efectul fotoelectric

este instantaneu în concluzie sau

obținut o contrazici contradicție

directă între Modul în modelul

ondulatoru la radiații electromagnet

și legile stabilit experimental

ale efectului fotoelectric și după

cum vom vedea mai târziu și efectul

compton nu poate fi explicat în

niciun fel pe baza modelului ondulatoriu

vom vedea lecția viitoare Cum se

rezolvă această problemă unul timp

comentariu în modelul ondulatoriu

energie.ro distribuție continuă

pe toată suprafața de 1 soluția

pe care o Vom prezenta în lecția

viitoare este stabilirea unui model

prin care energia transportată

de radiații electromagnetică să

nu mai ai distribuție continuu

co distribuție în cuante acesta

a fost unul din principalele puncte

de plecare ale fizicii cuantice

în care energia Spre exemplu nu

mai are o distribuție continuă

co distribuție