Kwantowa teoria promieniowania

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Kwantowa teoria promieniowania"

Transkrypt

1 Rozdział 3 Kwantowa teoria promieniowania 3.1 Zjawisko fotoelektryczne Kwanty promieniowania Szereg faktów doświadczalnych wskazuje, że promieniowanie elektromagnetyczne, w szczególności światło, ma nieciągłą, kwantową naturę. Składa się ono mianowicie z określonych porcji energii, zwanych kwantami promieniowania lub fotonami. Po raz pierwszy hipotezę kwantowej struktury promieniowania wysunął w r Max Planck dla wyjaśnienia rozkładu energii w widmie promieniowania tzw. ciała doskonale czarnego. Jak wiadomo, ciała ogrzane do dostatecznie wysokiej temperatury emitują promieniowanie elektromagnetyczne. W miarę wzrostu temperatury ciała całkowita moc wysyłanego przez nie promieniowania rośnie a maksimum mocy promieniowania przesuwa się w stronę krótszych fal od podczerwieni do zakresu światła widzialnego i do nadfioletu. Dla ustalonej temperatury moc promieniowania emitowanego z jednostki powierzchni ciała i jej rozkład widmowy zależą od rodzaju ciała. Można udowodnić, że maksymalną moc przypadającą na jednostkę powierzchni emituje ciało, całkowicie pochłaniające padające na nie promieniowanie, zwane ciałem doskonale czarnym. Dobrym modelem ciała doskonale czarnego jest niewielki otwór we wnęce o zaczernionych ściankach (rys. 3.1). Wiązka promieniowania, wpadająca do wnęki, odbija się wielokrotnie od jej ścianek. Ponieważ przy każdym odbiciu część energii promieniowania zostaje pochłonięta przez ścianki, wnęka absorbuje praktycznie całe wchodzące do niej promieniowanie. Widmo pro- 59

2 60 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA Rysunek 3.1: mieniowania ciała doskonale czarnego zależy jedynie od temperatury i ma stosunkowo prostą postać. Podejmowane pod koniec XIX wieku przez wielu uczonych próby jego opisu, korzystające z klasycznej elektrodynamiki i z zasady ekwipartycji energii, zakończyły się niepowodzeniem. W swojej teorii Planck przyjął, w sprzeczności z fizyką klasyczną, że emisja i absorbcja promieniowania przez atomy i cząsteczki substancji może zachodzić tylko porcjami kwantami. Minimalna wartość emitowanej lub absorbowanej energii wyraża się wzorem E f = hν, (3.1) gdzie ν częstotliwość promieniowania a h uniwersalna stała, zwana obecnie stałą Plancka. Wyprowadzony na podstawie tego założenia wzór, określający widmo promieniowania ciała doskonale czarnego, bardzo dobrze opisywał wyniki badań doświadczalnych i umożliwił określenie liczbowej wartości stałej h. Jej współcześnie przyjmowana wartość wynosi Zjawisko fotoelektryczne h = 6, J s. (3.2) Bardziej bezpośrednim dowodem kwantowej natury promieniowania elektromagnetycznego jest zewnętrzne zjawisko fotoelektryczne, odkryte przez W. Hallwachsa w 1888 r. Polega ono na wybijaniu elektronów z ciał stałych, głównie z metali, pod wpływem padającego promieniowania. Zjawisko fotoelektryczne powoduje np. rozładowanie elektroskopu w przypadku, gdy elektroskop i połączona z nim metalowa płytka są naładowane ujemnie (rys. 3.2). Częstotliwość promieniowania, powodującego zjawisko fotoelektryczne,

3 ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE 61 Zn nadfiolet elektroskop Rysunek 3.2: zależy od rodzaju ciała. Np. w przypadku cynku efekt fotoelektryczny wywołuje jedynie promieniowanie ultrafioletowe a dla metali alkalicznych, jak sód i potas, zachodzi on już pod wpływem światła widzialnego. Emitowane w wyniku zjawiska fotoelektrycznego elektrony nazywamy często fotoelektronami. Do ilościowego zbadania zjawiska fotoelektrycznego wygodnie jest posłużyć się urządzeniem pomiarowym przedstawionym na rysunku 3.3. Zależność natężenia I prądu elektrycznego, płynącego między emiterem E i kolektorem kwarc promieniowanie E - e pró nia - e - e - e K A I V U + Rysunek 3.3:

4 62 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA I I 02 J = 2J 2 1 I I 0 I 01 J ( ) -U 0 (+) 0 U ( ) -U -U 0 (+) U a) b) Rysunek 3.4: K, od przyłożonego napięcia U dla różnych wartości natężenia J i częstotliwości ν promieniowania pokazują rysunki 3.4a, b. Przebieg zależności natężenia prądu od napięcia można wyjaśnić jak następuje. Jeżeli kolektor ma dostatecznie duży dodatni potencjał względem emitera, wszystkie elektrony wybijane z emitera docierają do kolektora. Prąd I 0, zwany prądem nasycenia, jest więc proporcjonalny do liczby emitowanych elektronów w jednostce czasu. Jeżeli z kolei kolektor ma wystarczający ujemny potencjał względem emitera, wybijane elektrony zostają zahamowane przez pole elektryczne i nie docierają do kolektora. Ponieważ praca W potrzebna do zahamowania elektronu o ładunku e w polu elektrycznym wyraża się wzorem W = eu (U różnica potencjałów punktów pola, między którymi przemieszcza się elektron), napięcie U 0, nazywane napięciem odcięcia, jest związane z maksymalną energią kinetyczną E e wybijanych fotoelektronów wzorem E e = eu 0. (3.3) Korzystając z opisanego urządzenia można ustalić następujące prawa, dotyczące zjawiska fotoelektrycznego. 1. Prąd nasycenia I 0 a więc i liczba elektronów wybijanych w jednostce czasu są wprost proporcjonalne do natężenia promieniowania J (rys. 3.4a). 2. Napięcie odcięcia U 0 a stąd i maksymalna energia fotoelektronów zależą wyłącznie od częstotliwości ν promieniowania (rys. 3.4b). Poniżej pewnej częstotliwości ν 0, charakterystycznej dla danego metalu, efekt fotoelektryczny w ogóle nie zachodzi. Zależność napięcia U 0 od częstotliwości promieniowania ν pokazuje rysunek 3.5.

5 ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE 63 U 0 potas cynk Rysunek 3.5: Powyższych prawidłowości nie można wytłumaczyć na podstawie klasycznej, falowej teorii promieniowania. Zgodnie z nią, energia przenoszona przez falę elektromagnetyczną zależy wyłącznie od jej natężenia a nie od częstotliwości (podrozdział 1.2.3). Wobec tego energia kinetyczna fotoelektronów powinna wzrastać przy wzroście natężenia światła. Ponadto efekt fotoelektryczny powinien występować dla światła o dowolnej częstotliwości, pod warunkiem, że jego natężenie jest dostatecznie duże. W r A. Einstein wyjaśnił zjawisko fotoelektryczne, rozszerzając koncepcję Plancka. Założył on, że światło składa się z kwantów energii fotonów i że zjawisko fotoelektryczne polega na indywidualnym akcie zderzenia fotonu z elektronem w ciele stałym (rys. 3.6). Ponieważ energia fali świetlnej jest proporcjonalna do jej natężenia, Einstein przyjął, że liczba fotonów w jednostce objętości jest wprost proporcjonalna do natężenia monochromatycznego światła. Tłumaczy to pierwsze prawo zjawiska fotoelektrycznego. Liczba fotoelektronów emitowanych z powierzchni ciała powinna być proporcjonalna do liczby padających na nią fotonów a więc i do natężenia światła. Dla interpretacji drugiego prawa efektu fotoelektrycznego należy ułożyć odpowiedni bilans energii. Zgodnie z doświadczeniem, w temperaturze pokojowej ciała stałe nie emitują samorzutnie elektronów. Dowodzi to, że do wyrwania elektronu z danego ciała potrzebne jest wykonanie określonej pracy W, zwanej pracą wyjścia. Energia E f fotonu i maksymalna energia kinetyczna E e fotoelektronu powinny więc spełniać zależność E f = W + E e, (3.4)

6 64 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA E f E e metal pró nia Rysunek 3.6: zwaną wzorem Einsteina. Korzystając ze wzoru (3.1) otrzymujemy hν = W + E e. (3.5) Widać, że minimalna częstotliwość promieniowania ν 0, dla której zachodzi zjawisko fotoelektryczne, odpowiada energii fotonu równej pracy wyjścia (w ostatnim wzorze kładziemy ν = ν 0 i E e = 0), W = hν 0. (3.6) Wzór ten pozwala określić pracę wyjścia elektronu z danego ciała. Podstawiając wyrażenia (3.3) i (3.6) do równania (3.5) otrzymujemy równanie skąd hν = hν 0 + eu 0, (3.7) U 0 = h e (ν ν 0), ν > ν 0. (3.8) Ostatni wzór jest zgodny z liniowymi zależnościami U 0 od ν, przedstawionymi na rysunku 3.5. Nachylenie prostych wyraża się przy tym wzorem h/e, co pozwala niezależnie określić wartość stałej Plancka. Szczegółowe pomiary zależności napięcia odcięcia od częstotliwości promieniowania dla metali przeprowadził w 1914 roku R. Millikan. Wyznaczona wartość stałej Plancka zgadzała się z określoną wcześniej na podstawie widma promieniowania ciała doskonale czarnego.

7 PROMIENIE ROENTGENA Promienie Roentgena Własności promieni Roentgena W r W. Roentgen odkrył nieznany dotąd rodzaj promieniowania, nazwany przez niego promieniami X (obecnie również promieniami Roentgena). Roentgen zauważył, że ekran pokryty platynocyjankiem baru fluoryzuje (świeci), gdy znajduje się w pobliżu rury próżniowej, w której zachodzi wyładowanie elektryczne. Fluorescencja występowała nawet wówczas, gdy rura do wyładowań była owinięta czarnym papierem. Roentgen stwierdził, że promienie X powstawały w miejscu uderzenia promieni katodowych (wiązki elektronów) o szklaną ściankę rury do wyładowań. Wiadomo obecnie, że promienie Roentgena powstają wówczas, gdy wiązka elektronów, lub innych naładowanych cząstek, zostaje zahamowana w określonej substancji. Schemat współczesnej lampy rentgenowskiej jest pokazany na rysunku 3.7. Elektrony, emitowane z żarzonej prądem elektrycznym katody, są przyspieszane do dużych prędkości za pomocą wysokiego napięcia, rzędu kilkudziesięciu kilowoltów, przyłożonego między katodą i anodą. Promieniowanie X wydziela się podczas hamowania elektronów zderzających się z powierzchnią anody. Ponieważ część energii elektronów zamienia się przy tym w ciepło, anoda jest często chłodzona przepływającą wewnątrz niej wodą lub olejem. Roentgen stwierdził, że promienie X mają następujące własności: katoda elektrony anoda nap. arzenia pró nia promienie X wysokie napiêcie + Rysunek 3.7:

8 66 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA 1. mają dużą przenikliwość, 2. zaczerniają kliszę fotograficzną, 3. powodują fluorescencję niektórych substancji, 4. jonizują powietrze, 5. nie ulegają odchyleniu w polu elektrycznym lub magnetycznym. Ta ostatnia cecha dowodzi, że promienie X nie są strumieniem naładowanych cząstek. Natura promieni X była przez kilka lat nieznana. Pierwszą, nieudaną próbę wykazania ich falowego charakteru, tj. występowania zjawisk dyfrakcji i interferencji po przejściu promieni X przez wąskie szczeliny, podjęli Hage i Wind w 1903 r. W roku 1906 C.G. Barkla udowodnił doświadczalnie, że promienie X ulegają polaryzacji przy rozproszeniu, podobnie jak światło widzialne (por. podrozdział 2.2.2). Schemat jego doświadczenia pokazuje rysunek 3.8. Wiązka promieni Roentgena pada na blok grafitu S 1 a rozproszona w nim pod kątem prostym wiązka jest kierowana na drugi blok grafitowy S 2. Jeżeli promienie Roentgena są falami poprzecznymi, rozproszone w pierwszym bloku promieniowanie powinno być liniowo spolaryzowane w płaszczyźnie, w której leżą wiązka padająca i rozproszona. Wówczas natężenie wiązki promieniowania, powtórnie rozproszonej pod prostym kątem S 1 S 2 D promieniowanie X Rysunek 3.8:

9 PROMIENIE ROENTGENA 67 pr. X P Kl. przez drugi blok, powinno zależeć od kąta α i osiągać maksymalną wartość dla α = 0 a wartość zero dla α = 90. Pomiary natężenia promieniowania Roentgena za pomocą detektora D, obracanego w płaszczyźnie prostopadłej do linii łączącej S 1 i S 2, potwierdziły tę zależność. Wynik doświadczenia Barkli sugerował, że promienie Roentgena są falami elektromagnetycznymi. W r Max von Laue doszedł do wniosku, że przyczyną niepowodzenia Hage i Winda mogły być zbyt duże rozmiary szczeliny w porównaniu z długością fali promieni X. Zauważył on, że naturalną siatką dyfrakcyjną dla promieni Roentgena mogą stanowić kryształy, w których odległości między sąsiednimi, regularnie ułożonymi atomami są rzędu m. Podjęte pod jego kierunkiem doświadczenia, w których wąska wiązka promieni X przechodziła przez kryształ chlorku sodu, NaCl i padała na kliszę fotograficzną (rys. 3.9a), dowiodły istotnie zjawiska dyfrakcji promieni X. W przypadku dyfrakcji na pojedynczym krysztale obraz dyfrakcyjny składa się z zespołu plamek (rys. 3.9b). Jeżeli dyfrakcja zachodzi na próbce polikrystalicznej, zawierającej dużą liczbę chaotycznie ustawionych kryształków, na obrazie dyfrakcyjnym zamiast plamek występują koncentryczne pierścienie (rys. 3.9c). Badania Lauego i współpracowników stanowiły jednocześnie dowód regularnego ułożenia atomów w kryształach. Były one kontynuowane w nieco innej formie przez W.H. Bragga i L. Bragga, co będzie przedmiotem następnego podrozdziału. Omówione doświadczenia pozwoliły stwierdzić, że promienie X są falami elektromagnetycznymi o długości fali rzędu 10 8 m m. W przypadku dyfrakcji promieni X na kryształach o znanej budowie można określić rozkład natężenia promieniowania X w funkcji długości fali, zwany widmem promieniowania rentgenowskiego (rys. 3.10). Jedną z cech widma rentgenowskiego jest występowanie bardzo ostrej krótkofalowej granicy promieniowania λ min, poniżej której natężenie proa) b) c) Rysunek 3.9:

10 68 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA natê enie promieniowania X K K U 1 U 3 U 2 min3 min2 min1 Rysunek 3.10: mieni X jest równe zeru. Wartość λ min zależy od napięcia U na lampie rentgenowskiej. W. Duane i F.L. Hunt stwierdzili doświadczalnie, że λ min U = const. (3.9) Wyjaśnienie tej prawidłowości daje kwantowa teoria promieniowania. Podczas hamowania elektronu w ośrodku materialnym jego energia zostaje całkowicie lub częściowo wyemitowana w postaci fotonów. Maksymalna energia fotonu odpowiada sytuacji, gdy cała energia zahamowanego elektronu zostaje wypromieniowana w postaci pojedynczego fotonu. Zachodzi wówczas związek E e = E fmax, (3.10) w którym E e energia elektronu, E fmax maksymalna energia fotonu. Korzystając ze wzorów E e = eu, (3.11) E fmax = hν max = (c prędkość światła), otrzymujemy wzór eu = hc λ min (3.12) hc λ min, (3.13)

11 PROMIENIE ROENTGENA 69 skąd: λ min U = hc e. (3.14) Ostatni wzór ma postać zgodną z prawem Duane a - Hunta i pozwala wyznaczyć wartość stałej Plancka. Inną cechą widma promieniowania X jest pojawienie się przy wyższych napięciach ostrych maksimów natężenia promieniowania, zwanych widmem charakterystycznym promieni X. Wyjaśnienie mechanizmu ich powstawania będzie podane w następnym rozdziale. Położenie tych maksimów zależy od materiału, z którego wykonana jest anoda. Dobierając odpowiednio materiał anody i przyłożone napięcie można uzyskać niemal monochromatyczną wiązkę promieni X Dyfrakcja promieni Roentgena. Wzór Bragga W swoich badaniach W. i L. Braggowie stwierdzili zjawisko tzw. selektywnego odbicia promieni X od kryształów. Jeżeli na powierzchnię kryształu pada pod niewielkim kątem θ wąska monochromatyczna wiązka promieni X, dla określonych wartości tego kąta zachodzi odbicie wiązki od powierzchni (rysunek 3.11). W rzeczywistości ma tu miejsce zjawisko dyfrakcji i interferencji promieni X, rozproszonych na poszczególnych atomach kryształu. Wyprowadzimy teraz tzw. wzór Bragga, określający kąt padania promieni X na kryształ, przy którym występuje maksimum natężenia rozproszonego promieniowania (rys. 3.12). Promienie X wchodzą w głąb kryształu praktycznie bez załamania i ulegają rozproszeniu na atomach sieci krystalicznej. Jeżeli długość fali promieniowania jest porównywalna z odległością między najbliższymi atomami, interferencja fal rozproszonych na poszczególnych atomach powoduje wytworzenie wiązek promieniowania, rozchodzących się w określonych kierunkach, różnych od kierunku padania. Kąty, dla których zachodzi wzmocnienie rozproszonych promieni, można kryszta³ Rysunek 3.11:

12 70 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA 2 1 d C A B D powierzchnia kryszta³u Rysunek 3.12: znaleźć na podstawie rysunku Różnica dróg promieni 1 i 2 wynosi: Ponieważ, zgodnie z rysunkiem s = CB + BD. (3.15) CB = BD = d sin θ (3.16) (d odległość najbliższych płaszczyzn, w których są ułożone atomy, równoległych do powierzchni kryształu), więc: s = 2d sin θ. (3.17) Wzmocnienie rozproszonych promieni 1 i 2 będzie zachodzić, gdy ich różnica dróg będzie równa wielokrotności długości fali λ promieniowania Otrzymujemy stąd wzór Bragga: s = nλ, n = 1, 2, 3,.... (3.18) 2d sin θ = nλ, (3.19) gdzie liczba n określa rząd widma. Z rysunku widać, że w krysztale istnieje nieskończenie wiele płaszczyzn, np. zaznaczonych liniami przerywanymi, dla których promienie padające na kryształ mogą ulec w wyniku interferencji wzmocnieniu. Na ogół jednak wiązka odbita od płaszczyzn zawierających najwięcej atomów będzie miała największe natężenie. Znając odległość d między płaszczyznami można na podstawie wzoru Bragga wyliczyć długość λ fali promieniowania X i na odwrót znając długość fali λ można obliczyć odległość d. Współcześnie dyfrakcja promieni X jest szeroko stosowana w badaniach struktury ciał stałych.

13 PROMIENIE ROENTGENA Zjawisko Comptona Badacze zajmujący się rozpraszaniem promieniowania X przez substancje materialne zauważyli stosunkowo wcześnie, że w widmie rozproszonego promieniowania występuje, oprócz promieniowania o nie zmienionej długości fali, również promieniowanie o większej długości fali, które jest silniej pochłaniane przez inne substancje. W latach A.H. Compton przeprowadził szczegółowe pomiary długości fal rozproszonego promieniowania. Schemat doświadczenia Comptona ilustruje rysunek Wiązka monochromatycznego promieniowania X z lampy rentgenowskiej L pada na rozpraszającą substancję S, złożoną z lekkich pierwiastków (parafina, grafit, glin). Do pomiaru długości fali promieniowania, rozproszonego pod kątem θ, wykorzystuje się zjawisko selektywnego odbicia promieni X od kryształu Kr. Detektorem natężenia promieniowania X jest komora jonizacyjna J. Zmierzone rozkłady natężeń rozproszonego promieniowania w funkcji długości fali dla kilku kątów rozproszenia są pokazane na rysunku Długość fali rozproszonego promieniowania λ jest większa od długości fali padającego promieniowania λ, rośnie ze wzrostem kąta rozproszenia θ i nie zależy od rodzaju ośrodka rozpraszającego. Dla wyjaśnienia tego zjawiska Compton i równocześnie P. Debye wysunęli hipotezę, że fotony mają, oprócz określonej energii E f, również określony pęd p f. Według nich, proces rozproszenia promieni X polega na elastycznym zderzeniu fotonu z elektro- S Kr. pr. X J L Rysunek 3.13:

14 72 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA natê enie rozproszonego promieniowania X d³ugoœæ fali Rysunek 3.14: nem, w którym spełnione są prawa zachowania pędu i energii. Z uwagi na dużą energię fotonu promieniowania rentgenowskiego w porównaniu z energią kinetyczną i potencjalną elektronu w atomie można przy tym przyjąć, że rozpraszanie fotonu zachodzi na spoczywającym elektronie swobodnym. Ponieważ część energii E f = hc/λ padającego fotonu jest przekazywana elektronowi, więc energia E f = hc/λ rozproszonego fotonu jest mniejsza od energii pierwotnego fotonu, E f < E f, skąd wynika, że λ > λ. Opis zjawiska Comptona wymaga znajomości niektórych wzorów szczególnej teorii względności. Zgodnie z nią, między pędem i energią fotonu zachodzi związek p f = E f c, (3.20) w którym c jest prędkością światła w próżni. Ponieważ energia fotonu wyraża się wzorem E f = hν = hc λ, (3.21)

15 PROMIENIE ROENTGENA 73 E f, pf E, p f f O A B E e, pe C Rysunek 3.15: więc pęd fotonu określa wzór lub wzór p f = hν c (3.22) p f = h λ. (3.23) Proces rozpraszania Comptona jest przedstawiony schematycznie na rysunku Zasady zachowania pędu i energii wyrażają się równaniami p f = p f + p e, (3.24) E f = E f + E e, (3.25) w których p f, p f i p e oraz E f, E f i E e są odpowiednio pędami oraz energiami padającego fotonu i rozproszonego fotonu i elektronu. Zgodnie z równaniem (3.24) długość odcinka OB na rysunku 3.15 odpowiada pędowi padającego fotonu, OB = p f. Stosując do trójkąta OAB twierdzenie cosinusów, zasadę zachowania pędu można zapisać jako p 2 e = p 2 f + p f 2 2p f p f cos θ, (3.26) gdzie θ jest kątem rozproszenia fotonu. Natomiast zasadę zachowania energii (3.25) możemy, uwzględniając zależność (3.20), wyrazić wzorem E e = c(p f p f ). (3.27) Ponieważ rozproszony elektron uzyskuje prędkość zbliżoną do prędkości światła, w dalszych obliczeniach trzeba korzystać ze związku między energią

16 74 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA i pędem elektronu, wynikającego z teorii względności, E e = c p 2 e + m 2 c 2 mc 2, (3.28) w którym m jest masą spoczywającego elektronu. Z porównania ostatnich dwóch wzorów otrzymujemy p 2 e + m 2 c 2 = p f p f + mc. (3.29) Podnosząc obie strony tego równania do kwadratu dostajemy równanie p 2 e = (p f p f ) 2 + 2mc(p f p f ) (3.30) (składniki m 2 c 2 po lewej i prawej stronie się redukują), czyli p 2 e = p2 f + p f 2 2p f p f + 2mc(p f p f ). (3.31) Porównując teraz ostatnie równanie z równaniem (3.26), po prostych przekształceniach otrzymujemy mc(p f p f ) = p f p f (1 cos θ), (3.32) albo, po podzieleniu przez czynnik mcp f p f, 1 p 1 = 1 (1 cos θ). (3.33) f p f mc Korzystając ze wzoru (3.23) dla pędu padającego fotonu i analogicznego wzoru, p f = h λ, (3.34) dla pędu rozproszonego fotonu dostajemy wzór, określający zmianę długości fali fotonu przy rozproszeniu Comptona, Wzór ten zwykle zapisuje się w postaci gdzie λ = λ λ natomiast stała λ λ = h (1 cos θ). (3.35) mc λ = Λ (1 cos θ), (3.36) Λ = h mc, (3.37)

17 PROMIENIE ROENTGENA 75 E f, pf r. r. a) b) Rysunek 3.16: nazywana komptonowską długością fali, ma wartość Λ = 2, m. (3.38) Ze wzoru (3.36) widać, że wielkość λ wzrasta od zera dla kąta rozproszenia θ = 0 do wartości 2Λ dla θ = 180. Wzór ten bardzo dobrze zgadza się z obserwowanymi zmianami długości fali promieniowania X przy rozpraszaniu komptonowskim. Omówione w tym rozdziale zjawiska dowodzą przekonywająco kwantowej (korpuskularnej) natury promieniowania elektromagnetycznego. Z drugiej strony takie zjawiska jak dyfrakcja i interferencja promieniowania elektromagnetycznego świadczą o jego falowym charakterze. Uważa się współcześnie, że te dwa aspekty korpuskularny i falowy nie wykluczają się wzajemnie, lecz się uzupełniają. Promieniowanie elektromagnetyczne, w szczególności światło, posiada więc dwoistą, falowo korpuskularną naturę (rys. 3.16a, b). W miarę zmniejszania się długości fali promieniowania jego falowe własności stają się coraz mniej widoczne coraz trudniej jest stwierdzić zjawiska dyfrakcji i interferencji. Natomiast jego korpuskularne własności stają się coraz łatwiej zauważalne, ponieważ wzrasta energia i pęd fotonów.

18 76 KWANTOWA TEORIA PROMIENIOWANIA

Rozładowanie promieniowaniem nadfioletowym elektroskopu naładowanego ujemnie, do którego przymocowana jest płytka cynkowa

Rozładowanie promieniowaniem nadfioletowym elektroskopu naładowanego ujemnie, do którego przymocowana jest płytka cynkowa Pokazy Rozładowanie promieniowaniem nadfioletowym elektroskopu naładowanego ujemnie, do którego przymocowana jest płytka cynkowa Zjawisko fotoelektryczne Zjawisko fotoelektryczne polega na tym, że w wyniku

Bardziej szczegółowo

Kwantowa natura promieniowania

Kwantowa natura promieniowania Kwantowa natura promieniowania Promieniowanie ciała doskonale czarnego Ciało doskonale czarne ciało, które absorbuje całe padające na nie promieniowanie bez względu na częstotliwość. Promieniowanie ciała

Bardziej szczegółowo

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła W- (Jaroszewicz) 19 slajdów Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego Fizyka kwantowa promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne kwantyzacja światła efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy

Bardziej szczegółowo

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. DUALIZM ŚWIATŁA fala interferencja, dyfrakcja, polaryzacja,... kwant, foton promieniowanie ciała doskonale

Bardziej szczegółowo

Światło fala, czy strumień cząstek?

Światło fala, czy strumień cząstek? 1 Światło fala, czy strumień cząstek? Teoria falowa wyjaśnia: Odbicie Załamanie Interferencję Dyfrakcję Polaryzację Efekt fotoelektryczny Efekt Comptona Teoria korpuskularna wyjaśnia: Odbicie Załamanie

Bardziej szczegółowo

I.4 Promieniowanie rentgenowskie. Efekt Comptona. Otrzymywanie promieniowania X Pochłanianie X przez materię Efekt Comptona

I.4 Promieniowanie rentgenowskie. Efekt Comptona. Otrzymywanie promieniowania X Pochłanianie X przez materię Efekt Comptona r. akad. 004/005 I.4 Promieniowanie rentgenowskie. Efekt Comptona Otrzymywanie promieniowania X Pochłanianie X przez materię Efekt Comptona Jan Królikowski Fizyka IVBC 1 r. akad. 004/005 0.01 nm=0.1 A

Bardziej szczegółowo

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE - lata '90 XIX wieku WSTĘP Widmo promieniowania elektromagnetycznego zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce. rys.i.1.

Bardziej szczegółowo

Falowa natura materii

Falowa natura materii r. akad. 2012/2013 wykład I - II Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Falowa natura materii 1 r. akad. 2012/2013 Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Warunki zaliczenia: Aby uzyskać dopuszczenie

Bardziej szczegółowo

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz OPTYKA Leszek Błaszkieiwcz Ojcem optyki jest Witelon (1230-1314) Zjawisko odbicia fal promień odbity normalna promień padający Leszek Błaszkieiwcz Rys. Zjawisko załamania fal normalna promień padający

Bardziej szczegółowo

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy Początek XX wieku Światło: fala czy cząstka? Kwantowanie energii promieniowania termicznego postulat Plancka efekt fotoelektryczny efekt Comptona Fale materii de Broglie a Dualizm korpuskularno - falowy

Bardziej szczegółowo

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach Efekt Comptona. p f Θ foton elektron p f p e 0 p e Zderzenia fotonów

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie cieplne ciał.

Promieniowanie cieplne ciał. Wypromieniowanie fal elektromagnetycznych przez ciała Promieniowanie cieplne (termiczne) Luminescencja Chemiluminescencja Elektroluminescencja Katodoluminescencja Fotoluminescencja Emitowanie fal elektromagnetycznych

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej

Podstawy fizyki kwantowej Podstawy fizyki kwantowej Fizyka kwantowa - co to jest? Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne efekt fotoelektryczny efekt Comptona fale materii de Broglie a równanie Schrodingera podstawa

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej

Podstawy fizyki kwantowej Podstawy fizyki kwantowej Fizyka kwantowa - co to jest? Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne efekt fotoelektryczny efekt Comptona fale materii de Broglie a równanie Schrodingera podstawa

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej. Nikt nie rozumie fizyki kwantowej R. Feynman, laureat Nobla z fizyki

Podstawy fizyki kwantowej. Nikt nie rozumie fizyki kwantowej R. Feynman, laureat Nobla z fizyki Podstawy fizyki kwantowej Nikt nie rozumie fizyki kwantowej R. Feynman, laureat Nobla z fizyki Podstawy fizyki kwantowej Fizyka kwantowa - co to jest? Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne

Bardziej szczegółowo

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE Źródła światła Prawo promieniowania Kirchhoffa Ciało doskonale czarne Promieniowanie ciała doskonale czarnego Prawo promieniowania Plancka Prawo Stefana-Boltzmanna Prawo przesunięć

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej

Podstawy fizyki kwantowej Podstawy fizyki kwantowej Fizyka kwantowa - co to jest? Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne efekt fotoelektryczny efekt Comptona fale materii de Broglie a równanie Schrodingera podstawa

Bardziej szczegółowo

Efekt fotoelektryczny

Efekt fotoelektryczny Ćwiczenie 82 Efekt fotoelektryczny Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest obserwacja efektu fotoelektrycznego: wybijania elektronów z metalu przez światło o różnej częstości (barwie). Pomiar energii kinetycznej

Bardziej szczegółowo

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury. 1 Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury. natężenie natężenie teoria klasyczna wynik eksperymentu

Bardziej szczegółowo

FALOWY I KWANTOWY OPIS ŚWIATŁA. Światło wykazuje dualizm korpuskularno-falowy. W niektórych zjawiskach takich jak

FALOWY I KWANTOWY OPIS ŚWIATŁA. Światło wykazuje dualizm korpuskularno-falowy. W niektórych zjawiskach takich jak FALOWY KWANTOWY OPS ŚWATŁA Dualizm korpuskularno - falowy Światło wykazuje dualizm korpuskularno-falowy. W niektórych zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja ma naturę falową, a w

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej Wprowadzenie Światło widzialne jest to promieniowanie elektromagnetyczne (zaburzenie poła elektromagnetycznego rozchodzące

Bardziej szczegółowo

Wykład FIZYKA II. 11. Optyka kwantowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład FIZYKA II. 11. Optyka kwantowa.  Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Wykład FIZYKA II 11. Optyka kwantowa Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/ FIZYKA KLASYCZNA A FIZYKA WSPÓŁCZESNA Fizyka klasyczna

Bardziej szczegółowo

WFiIS. Wstęp teoretyczny:

WFiIS. Wstęp teoretyczny: WFiIS PRACOWNIA FIZYCZNA I i II Imię i nazwisko: 1. 2. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA Cel ćwiczenia: Wyznaczenie

Bardziej szczegółowo

BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO

BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO Politechnika Warszawska Wydział Fizyki Laboratorium Fizyki I P Jerzy Politechnika Filipowicz Warszawska Wydział Fizyki Laboratorium Fizyki I P Jerzy Filipowicz BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO

Bardziej szczegółowo

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017 Optyka Wykład V Krzysztof Golec-Biernat Fale elektromagnetyczne Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017 Wykład V Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 17 Plan Swobodne równania Maxwella Fale elektromagnetyczne

Bardziej szczegółowo

Fizyka współczesna. Pracownia dydaktyki fizyki. Instrukcja dla studentów. Tematy ćwiczeń

Fizyka współczesna. Pracownia dydaktyki fizyki. Instrukcja dla studentów. Tematy ćwiczeń Pracownia dydaktyki fizyki Fizyka współczesna Instrukcja dla studentów Tematy ćwiczeń I. Wyznaczanie stałej Plancka z wykorzystaniem zjawiska fotoelektrycznego II. Wyznaczanie stosunku e/m I. Wyznaczanie

Bardziej szczegółowo

Rysunek 3-19 Model ciała doskonale czarnego

Rysunek 3-19 Model ciała doskonale czarnego 3.4. Początki teorii kwantów narodziny fizyki kwantowej Od czasów sformułowania przez Isaaca Newtona zasad mechaniki klasycznej teoria ta stała się podstawą wszystkich nowopowstałych atomistycznych modeli

Bardziej szczegółowo

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY. Włodzimierz Wolczyński 39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE. FALE DE BROGILE Fale radiowe Fale radiowe ultrakrótkie Mikrofale Podczerwień IR Światło Ultrafiolet UV Promienie X (Rentgena)

Bardziej szczegółowo

SPEKTROSKOPIA RENTGENOWSKA

SPEKTROSKOPIA RENTGENOWSKA Intensywność ĆWICZENIE 105 SPEKTROSKOPIA RENTGENOWSKA Cel ćwiczenia: obserwacja ciągłego i charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego, którego źródłem jest wolfram; wyznaczenie energii promieniowania

Bardziej szczegółowo

Elementy optyki kwantowej. Ciało doskonale czarne. Teoria Wiena. Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek

Elementy optyki kwantowej. Ciało doskonale czarne. Teoria Wiena. Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek Elementy optyki kwantowej dr inż. Ireneusz Owczarek CNMiF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 1 dr inż. Ireneusz Owczarek Elementy optyki kwantowej Ciało doskonale czarne Rozkład

Bardziej szczegółowo

III. EFEKT COMPTONA (1923)

III. EFEKT COMPTONA (1923) III. EFEKT COMPTONA (1923) Zjawisko zmiany długości fali promieniowania roentgenowskiego rozpraszanego na swobodnych elektronach. Zjawisko to stoi u podstaw mechaniki kwantowej. III.1. EFEKT COMPTONA Rys.III.1.

Bardziej szczegółowo

BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO

BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO ĆWICZENIE 91 BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki prądowo napięciowej I(U) fotokomórki w zależności od wartości strumienia promieniowania padającego;

Bardziej szczegółowo

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy T_atom-All 1 Nazwisko i imię klasa Stałe : h=6,626 10 34 Js h= 4,14 10 15 evs 1eV=1.60217657 10-19 J Zaznacz zjawiska świadczące o falowej naturze światła a) zjawisko fotoelektryczne b) interferencja c)

Bardziej szczegółowo

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Fizyka elektryczność i magnetyzm Fizyka elektryczność i magnetyzm W5 5. Wybrane zagadnienia z optyki 5.1. Światło jako część widma fal elektromagnetycznych. Fale elektromagnetyczne, które współczesny człowiek potrafi wytwarzać, i wykorzystywać

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej

Podstawy fizyki kwantowej Podstawy fizyki kwantowej Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne efekt fotoelektryczny efekt Comptona Fizyka kwantowa - po co? Jeśli chcemy badać zjawiska, które zachodzą w skali mikro -

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0.. Nazwisko... Data... Nr na liście... Imię... Wydział... Dzień tyg.... Godzina... Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa Początkowa wartość kąta 0.. 1 25 49 2 26 50 3 27 51 4 28 52 5 29 53 6 30 54

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki sezon Dualizm światła i materii

Podstawy fizyki sezon Dualizm światła i materii Podstawy fizyki sezon 2 10. Dualizm światła i materii Agnieszka Obłąkowska-Mucha AGH, WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha W poprzednim

Bardziej szczegółowo

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA) Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA) Promieniowaniem X nazywa się promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od około

Bardziej szczegółowo

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz. Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakład Krystalografii Laboratorium z Krystalografii 2 godz. Zbadanie zależności intensywności linii Kα i Kβ promieniowania charakterystycznego X emitowanego przez anodę

Bardziej szczegółowo

Charakterystyka promieniowania miedziowej lampy rentgenowskiej.

Charakterystyka promieniowania miedziowej lampy rentgenowskiej. Uniwersytet Śląski - Instytut Chemii Zakładu Krystalografii ul. Bankowa 14, pok. 133, 40-006 Katowice tel. 0323591503, e-mail: izajen@wp.pl, opracowanie: dr Izabela Jendrzejewska Laboratorium z Krystalografii

Bardziej szczegółowo

Prawa optyki geometrycznej

Prawa optyki geometrycznej Optyka Podstawowe pojęcia Światłem nazywamy fale elektromagnetyczne, o długościach, na które reaguje oko ludzkie, tzn. 380-780 nm. O falowych własnościach światła świadczą takie zjawiska, jak ugięcie (dyfrakcja)

Bardziej szczegółowo

Widmo fal elektromagnetycznych

Widmo fal elektromagnetycznych Czym są fale elektromagnetyczne? Widmo fal elektromagnetycznych dr inż. Romuald Kędzierski Podstawowe pojęcia związane z falami - przypomnienie pole falowe część przestrzeni objęta w danej chwili falą

Bardziej szczegółowo

Rozdział 1. Światło a fizyka kwantowa

Rozdział 1. Światło a fizyka kwantowa Rozdział 1. Światło a fizyka kwantowa 2016 Spis treści Promieniowanie termiczne Ciało doskonale czarne Teoria promieniowania we wnęce, prawo Plancka Zastosowanie prawa Plancka w termometrii Zjawisko fotoelektryczne

Bardziej szczegółowo

Światło ma podwójną naturę:

Światło ma podwójną naturę: Światło ma podwójną naturę: przejawia własności fal i cząstek W. C. Roentgen ( Nobel 1901) Istnieje ciągłe przejście pomiędzy tymi własnościami wzdłuż spektrum fal elektromagnetycznych Dla niskich częstości

Bardziej szczegółowo

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a Modele atomu wodoru Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a Demokryt: V w. p.n.e najmniejszy, niepodzielny metodami chemicznymi składnik materii. atomos - niepodzielny Co to jest atom? trochę

Bardziej szczegółowo

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 39 ATOM WODORU. PROMIENIOWANIE. WIDMA TEST JEDNOKROTNEGO WYBORU

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 39 ATOM WODORU. PROMIENIOWANIE. WIDMA TEST JEDNOKROTNEGO WYBORU autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 39 ATOM WODORU. PROMIENIOWANIE. WIDMA Zadanie 1 1 punkt TEST JEDNOKROTNEGO WYBORU Moment pędu elektronu znajdującego się na drugiej orbicie w atomie

Bardziej szczegółowo

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz. Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakład Krystalografii Laboratorium z Krystalografii 2 godz. Zbadanie zależności intensywności linii Ka i Kb promieniowania charakterystycznego X emitowanego przez anodę

Bardziej szczegółowo

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski Dyfrakcja i interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski Zasada Huygensa - przypomnienie Każdy punkt ośrodka, do którego dotarło czoło fali można uważać za źródło nowej fali kulistej. Fale te zwane

Bardziej szczegółowo

Charakterystyka promieniowania molibdenowej lampy rentgenowskiej

Charakterystyka promieniowania molibdenowej lampy rentgenowskiej Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakładu Krystalografii ul. Bankowa 14, pok. 133, 40 006 Katowice tel. 0323591503, e-mail: izajen@wp.pl, opracowanie: dr hab. Izabela Jendrzejewska Laboratorium z Krystalografii

Bardziej szczegółowo

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań Andrzej Przybyszewski Michał Witczak Marcin Talarek. Definicja pracy na odcinku A-B 2. Zdefiniować różnicę energii potencjalnych gdy ciało przenosimy z do B

Bardziej szczegółowo

Monochromatyzacja promieniowania molibdenowej lampy rentgenowskiej

Monochromatyzacja promieniowania molibdenowej lampy rentgenowskiej Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakładu Krystalografii ul. Bankowa 14, pok. 133, 40 006 Katowice tel. (032)359 1503, e-mail: izajen@wp.pl, opracowanie: dr Izabela Jendrzejewska Laboratorium z Krystalografii

Bardziej szczegółowo

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ De Broglie, na podstawie analogii optycznych, w roku 194 wysunął hipotezę, że cząstki materialne także charakteryzują się dualizmem korpuskularno-falowym. Hipoteza de Broglie

Bardziej szczegółowo

Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny

Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny Uwzględniając postulaty kwantowe Bohra, można obliczyć promienie orbit dozwolonych, energie elektronu na tych orbitach, wartość prędkości elektronu na

Bardziej szczegółowo

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE Ćwiczenie nr 6 Temat: Wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej i dyfrakcja światła na otworach kwadratowych i okrągłych. 1. Wprowadzenie Fale

Bardziej szczegółowo

WŁASNOŚCI ŚWIATŁA. 1. Optyka geometryczna i falowa zasady i prawa optyki geometrycznej całkowite wewnętrzne odbicie; światłowody

WŁASNOŚCI ŚWIATŁA. 1. Optyka geometryczna i falowa zasady i prawa optyki geometrycznej całkowite wewnętrzne odbicie; światłowody WŁASNOŚCI ŚWIATŁA 1. Optyka geometryczna i falowa zasady i prawa optyki geometrycznej całkowite wewnętrzne odbicie; światłowody 2. Oddziaływanie fali z materią dyfrakcja promieni X na sieci krystalicznej

Bardziej szczegółowo

Fale materii. gdzie h= 6.6 10-34 J s jest stałą Plancka.

Fale materii. gdzie h= 6.6 10-34 J s jest stałą Plancka. Fale materii 194- Louis de Broglie teoria fal materii, 199- nagroda Nobla Hipoteza de Broglie głosi, że dwoiste korpuskularno falowe zachowanie jest cechą nie tylko promieniowania, lecz również materii.

Bardziej szczegółowo

Rentgenografia - teorie dyfrakcji

Rentgenografia - teorie dyfrakcji Rentgenografia - teorie dyfrakcji widmo promieniowania rentgenowskiego Widmo emisyjne promieniowania rentgenowskiego: -promieniowanie charakterystyczne -promieniowanie ciągłe (białe) Efekt naświetlenia

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne Promieniowanie rentgenowskie Podstawowe pojęcia krystalograficzne Krystalografia - podstawowe pojęcia Komórka elementarna (zasadnicza): najmniejszy, charakterystyczny fragment sieci przestrzennej (lub

Bardziej szczegółowo

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki dr ab. Wacław Makowski Cemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki 1. Kwantowanie. Atom wodoru 3. Atomy wieloelektronowe 4. Termy atomowe 5. Cząsteczki dwuatomowe 6. Hybrydyzacja 7. Orbitale zdelokalizowane

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej Wykład 3 17 października 2016 A.F.Żarnecki

Bardziej szczegółowo

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -2

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -2 Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej - Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.31 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ 1 Efekt fotoelektryczny 1887 Hertz;

Bardziej szczegółowo

Natura światła. W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton

Natura światła. W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton Natura światła W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton W swojej pracy naukowej najpierw zajmował się optyką. Pierwsze sukcesy odniósł właśnie w optyce, konstruując

Bardziej szczegółowo

Falowa natura materii

Falowa natura materii r. akad. 2012/2013 wykład I - II Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Falowa natura materii 1 r. akad. 2012/2013 Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Warunki zaliczenia: Aby uzyskać dopuszczenie

Bardziej szczegółowo

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski Fizyka 2 wykład 14 Janusz Andrzejewski Atom wodoru Wczesne modele atomu -W czasach Newtona atom uważany była za małą twardą kulkę co dość dobrze sprawdzało się w rozważaniach dotyczących kinetycznej teorii

Bardziej szczegółowo

Wykład 32. ciało doskonale czarne T = 2000 K. wolfram T = 2000 K

Wykład 32. ciało doskonale czarne T = 2000 K. wolfram T = 2000 K Wykład 32 32. Światło a fizyka kwantowa 32.1 Źródła światła Najbardziej znanymi źródłami światła są rozgrzane ciała stałe i gazy, w których zachodzi wyładowanie elektryczne; np. wolframowe włókna żarówek

Bardziej szczegółowo

Optyka kwantowa wprowadzenie. Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej

Optyka kwantowa wprowadzenie. Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej Optyka kwantowa wprowadzenie Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej Krótka (pre-)historia fotonu (1900-1923) Własności światła i jego oddziaływania

Bardziej szczegółowo

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego. Zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej, w której składowa elektryczna

Bardziej szczegółowo

Wykład 17: Optyka falowa cz.2.

Wykład 17: Optyka falowa cz.2. Wykład 17: Optyka falowa cz.2. Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ 1 Interferencja w cienkich warstwach Załamanie

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie 375. Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury. U [V] I [ma] R [ ] R/R 0 T [K] P [W] ln(t) ln(p)

Ćwiczenie 375. Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury. U [V] I [ma] R [ ] R/R 0 T [K] P [W] ln(t) ln(p) 1 Nazwisko... Data... Wydział... Imię... Dzień tyg.... Godzina... Ćwiczenie 375 Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury = U [V] I [ma] [] / T [K] P [W] ln(t) ln(p) 1.. 3. 4. 5.

Bardziej szczegółowo

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka). Optyka geometryczna Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka). Założeniem optyki geometrycznej jest, że światło rozchodzi się jako

Bardziej szczegółowo

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia Dyfrakcja 1 Dyfrakcja Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia uginanie na szczelinie uginanie na krawędziach przedmiotów

Bardziej szczegółowo

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL X L Rys. 1 Schemat układu doświadczalnego. Fala elektromagnetyczna (światło, mikrofale) po przejściu przez dwie blisko położone (odległe o d) szczeliny

Bardziej szczegółowo

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła.

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła. . Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła. Rozwiązywanie zadań wykorzystujących poznane prawa I LO im. Stefana Żeromskiego w Lęborku 27 luty 2012 Dyfrakcja światła laserowego

Bardziej szczegółowo

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -1

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -1 Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -1 Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ 1 Promieniowanie ciała doskonale czarnego

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie nr 13 POLARYZACJA ŚWIATŁA: SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

Ćwiczenie nr 13 POLARYZACJA ŚWIATŁA: SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA Wprowadzenie Ćwiczenie nr 13 POLARYZACJA ŚWIATŁA: SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA Współczesny pogląd na naturę światła kształtował się bardzo długo i jest rezultatem rozważań i badań wielu uczonych. Fundamentalne

Bardziej szczegółowo

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego Wykład 14 Termodynamika gazu fotnonowego dr hab. Agata Fronczak, prof. PW Wydział Fizyki, Politechnika Warszawska 16 stycznia 217 dr hab. A. Fronczak (Wydział Fizyki PW) Wykład: Elementy fizyki statystycznej

Bardziej szczegółowo

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ Za dzień narodzenia mechaniki kwantowej jest uważany 14 grudnia roku 1900. Tego dnia, na posiedzeniu Niemieckiego Towarzystwa Fizycznego w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Berlińskiego

Bardziej szczegółowo

BADANIE INTERFERENCJI MIKROFAL PRZY UŻYCIU INTERFEROMETRU MICHELSONA

BADANIE INTERFERENCJI MIKROFAL PRZY UŻYCIU INTERFEROMETRU MICHELSONA ZDNIE 11 BDNIE INTERFERENCJI MIKROFL PRZY UŻYCIU INTERFEROMETRU MICHELSON 1. UKŁD DOŚWIDCZLNY nadajnik mikrofal odbiornik mikrofal 2 reflektory płytka półprzepuszczalna prowadnice do ustawienia reflektorów

Bardziej szczegółowo

SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa. Cele kształcenia wymagania ogólne:

SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa. Cele kształcenia wymagania ogólne: SCENARIUSZ LEKCJI OPRACOWANY W RAMACH PROJEKTU: INFORMATYKA MÓJ SPOSÓB NA POZNANIE I OPISANIE ŚWIATA. PROGRAM NAUCZANIA INFORMATYKI Z ELEMENTAMI PRZEDMIOTÓW MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZYCH Autorzy scenariusza:

Bardziej szczegółowo

II. KWANTY A ELEKTRONY

II. KWANTY A ELEKTRONY II. KWANTY A ELEKTRONY II.1. PROMIENIE KATODOWE Promienie katodowe są przyczyną fluorescencji. Odegrały one bardzo ważną rolę w odkryciu elektronów. Skład promieniowania katodowego stanowią cząstki elektrycznie

Bardziej szczegółowo

WŁASNOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH: INTERFERENCJA, DYFRAKCJA, POLARYZACJA

WŁASNOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH: INTERFERENCJA, DYFRAKCJA, POLARYZACJA WŁASNOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH: INTERFERENCJA, DYFRAKCJA, POLARYZACJA 1. Interferencja fal z dwóch źródeł 2. Fale koherentne i niekoherentne 3. Interferencja fal z wielu źródeł 4. Zasada Huygensa 5.

Bardziej szczegółowo

Wykład Budowa atomu 1

Wykład Budowa atomu 1 Wykład 30. 11. 2016 Budowa atomu 1 O atomach Trochę historii i wprowadzenie w temat Promieniowanie i widma Doświadczenie Rutherforda i odkrycie jądra atomowego Model atomu wodoru Bohra sukcesy i ograniczenia

Bardziej szczegółowo

DYFRAKCYJNE METODY BADANIA STRUKTURY CIAŁ STAŁYCH

DYFRAKCYJNE METODY BADANIA STRUKTURY CIAŁ STAŁYCH LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ W ENERGETYCE Ćwiczenie 7 DYFRAKCYJNE METODY BADANIA STRUKTURY CIAŁ STAŁYCH Instrukcja zawiera: 1. Cel ćwiczenia 2. Wprowadzenie teoretyczne; definicje i wzory 3. Opis

Bardziej szczegółowo

FALOWE WŁASNOŚCI MIKROCZĄSTEK SPRAWDZANIE HIPOTEZY DE BROGLIE'A

FALOWE WŁASNOŚCI MIKROCZĄSTEK SPRAWDZANIE HIPOTEZY DE BROGLIE'A FALOWE WŁASNOŚCI MIKROCZĄSTEK SPRAWDZANIE HIPOTEZY DE BROGLIE'A 1. PODSTAWY FIZYCZNE Podane przez Einsteina w 1905 roku wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego jak również zaobserwowane w 1923r. zjawisko

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej Wykład 4 24 października 2016 A.F.Żarnecki

Bardziej szczegółowo

FALE MATERII. De Broglie, na podstawie analogii optycznych, w roku 1924 wysunął hipotezę, że

FALE MATERII. De Broglie, na podstawie analogii optycznych, w roku 1924 wysunął hipotezę, że FAL MATRII De Broglie, na podstawie analogii optycznych, w roku 194 wysunął hipotezę, że cząstki materialne także charakteryzują się dualizmem korpuskularno-falowym. Hipoteza de Broglie a Cząstce materialnej

Bardziej szczegółowo

Matura z fizyki i astronomii 2012

Matura z fizyki i astronomii 2012 Matura z fizyki i astronomii 2012 Arkusz A1 poziom podstawowy Odpowiedzi do zadań z serwisu filoma.org fizyka matura i zadania na filoma.org 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D B C D C D A C C B Zadanie 11 a) 3 b)

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia fotoelektronów (PES)

Spektroskopia fotoelektronów (PES) Spektroskopia fotoelektronów (PES) Efekt fotoelektryczny hν ( UV lub X) E =hν kin W Proces fotojonizacji w PES: M + hν M + + e E kin (e) = hν E B Φ sp E B energia wiązania elektronu w atomie/cząsteczce

Bardziej szczegółowo

41P6 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - V POZIOM PODSTAWOWY

41P6 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - V POZIOM PODSTAWOWY 41P6 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - V Optyka fizyczna POZIOM PODSTAWOWY Dualizm korpuskularno-falowy Atom wodoru. Widma Fizyka jądrowa Teoria względności Rozwiązanie zadań należy

Bardziej szczegółowo

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

Fizyka 3.3 WYKŁAD II Fizyka 3.3 WYKŁAD II Promieniowanie elektromagnetyczne Dualizm korpuskularno-falowy światła Fala elektromagnetyczna Strumień fotonów o energii E F : E F = hc λ c = 3 10 8 m/s h = 6. 63 10 34 J s Światło

Bardziej szczegółowo

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH ĆWICZENIE Nr 4 Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników I. Cześć doświadczalna. 1. Uruchomić Spekol

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki kwantowej

Podstawy fizyki kwantowej Wykład I Prolog Przy końcu XIX wieku fizyka, którą dzisiaj określamy jako klasyczną, zdawała się być nauką ostateczną w tym sensie, że wszystkie jej podstawowe prawa były już ustanowione, a efektem dalszego

Bardziej szczegółowo

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę OPTYKA FALOWA W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę falową. W roku 8 Thomas Young wykonał doświadczenie, które pozwoliło wyznaczyć długość fali światła.

Bardziej szczegółowo