Kwantowa natura promieniowania

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

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

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

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE

Wykład 7 Kwantowe własności promieniowania

Podstawy fizyki kwantowej

Promieniowanie cieplne ciał.

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

Podstawy fizyki kwantowej

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

Światło fala, czy strumień cząstek?

Podstawy fizyki kwantowej

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki

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

Falowa natura materii

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -2

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -1

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Rysunek 3-19 Model ciała doskonale czarnego

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Podstawy fizyki kwantowej

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego

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

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

Problemy fizyki początku XX wieku

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

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

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

Rozdział 1. Światło a fizyka kwantowa

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

Termodynamika. Część 11. Układ wielki kanoniczny Statystyki kwantowe Gaz fotonowy Ruchy Browna. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

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

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

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

Wykład 17: Elementy fizyki współczesnej

Kwantowa teoria promieniowania

BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO

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

III. EFEKT COMPTONA (1923)

Temat XXXVI. Mechanika kwantowa - źródła

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Techniczne podstawy promienników

WFiIS. Wstęp teoretyczny:

Falowa natura materii

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

FALOWA NATURA MATERII

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład IX

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład IX

ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS

WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab.

WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ

II. KWANTY A ELEKTRONY

W3. Mechanika klasyczna objekty klasyczne

Efekt fotoelektryczny

Podstawy fizyki sezon Dualizm światła i materii

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Wstęp do astrofizyki I

Efekt fotoelektryczny. 18 października 2017

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Wykład 19: Elementy fizyki współczesnej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Zjawiska korpuskularno-falowe

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014.

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

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

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

Fizyka klasyczna i kwantowa. Krótka historia fizyki.

Ładunek elektryczny jest skwantowany

Wielcy rewolucjoniści nauki

Matura z fizyki i astronomii 2012

Lasery. Własności światła laserowego Zasada działania Rodzaje laserów

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego

Zagadnienia na egzamin ustny:

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań

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

Analiza spektralna widma gwiezdnego

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

Optyka kwantowa fotony i fale materii

BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład IX

Teorie wiązania chemicznego i podstawowe zasady mechaniki kwantowej Zjawiska, które zapowiadały nadejście nowej ery w fizyce i przybliżały

gęstością prawdopodobieństwa

WYKŁAD 15. Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Oddziaływanie cząstek z materią

Transkrypt:

Kwantowa natura promieniowania

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

Promieniowanie ciała doskonale czarnego Gęstość energii określona jest jako energia zawarta w jednostce objętości wnęki przy zadanej temperaturze T, w przedziale częstotliwości od do + d. Rayleigh i Jeans przyjęli, że średnia energia fali stojącej jest niezależna od częstotliwości i wynosi E = kt (zasada ekwipartycji energii). Wzór Rayleigha-Jeansa

Katastrofa w nadfiolecie Całkowita gęstość energii promieniowania - całka po całym zakresie częstotliwości: Niemożliwe!

Wzór Plancka Promieniowanie emitowane w porcjach przez oscylatory, których energia: Najmniejsza energia kwantu: Średnia energia oscylatora: Dla małych : Dla wielkich : E kt E 0

Wzór Plancka Gęstość energii promieniowania: czynnik wyrażający prawdopodobieństwo występowania danej częstotliwości w widmie promieniowania h 6,62606876( 52 ) 10 34 J 2 h 34 1,054571596( 82 ) 10 J

Gęstość energii Promieniowanie ciała doskonale czarnego 4 3,5 3 T = 1000K max T const 2,5 2 1,5 T = 800K 1 0,5 T = 600K 0 0 0,000005 0,00001 0,000015 0,00002 0,000025 0,00003 0,000035 0,00004 max (m) Widmo promieniowania ciała doskonale czarnego o różnych temperaturach.

Promieniowanie ciała doskonale czarnego Całkowita gęstość energii promieniowania ciała doskonale czarnego: u 0 8hc 5 e d hc kt 1 a T 4 Prawo Stefana-Boltzmanna Energia fotonu: E hc Liczba fotonów dn w jednostce objętości w zakresie długości fal od do +d wynosi: dn du hc 8 4 e d hc kt 1

Promieniowanie ciała doskonale czarnego Całkowita liczba fotonów na jednostkę objętości wynosi: N 0 dn 20,28 T 3 fotony 3 cm A średnia energia fotonu: E u N cons T Ze spadkiem temperatury maleje średnia energia fotonów.

Skwantowany oscylator harmoniczny Kwantowanie dotyczy wszelkich obiektów fizycznych o jednym stopniu swobody, które wykonują proste drgania harmoniczne. Energia całkowita oscylatora jest wielokrotnością h

fotoemisja elektronów światło (fala?) elektrony emisja elektronów z metali pod wpływem padającego światła (Heinrich Hertz 1887) metal

zjawisko fotoelektryczne U światło ma Philippe Lenard: próżnia (przewodnictwo niejonowe) ładunek ujemny (w polu magn.) pomiar e/m elektrony częstość progowa > 10 15 Hz 1905 Philipp von Lenard (1862-1947)

prąd fotoelektryczny I [A] 2 > 1 I [A] 1 2 > 1 prąd nasycenia 1 prąd nasycenia U 0 U [V] U 02 U 01 U [V] napięcie hamujące napięcie hamujące U 0 zależy od częstotliwości a nie od natężenia światła!

równanie fotoelektryczne Planck: E f = h (h stała Plancka) Einstein: h = W + ½ m e v 2 energia padającego fotonu energia kinetyczna elektronu praca wyjścia elektronu z metalu 1921 częstość progowa: p = W / h Albert Einstein (1879-1955)

fotony światło (fala?) elektrony światło (fotony!) elektrony metal metal wniosek: światło wykazuje nie tylko własności falowe, ale również korpuskularne...

Zjawisko fotoelektryczne

Zjawisko fotoelektryczne Efekt fotoelektryczny zachodzi: na elektronach związanych w atomach metalu lub w objętości metalu jako całości poprzez barierę potencjału powierzchniowego, wtedy, kiedy jego energia jest większa od pracy wyjścia, W

Zjawisko Comptona W 1923 roku A. H. Compton wykonał doświadczenie, w którym promienie Roentgena ulegały rozproszeniu na bloku grafitowym. Rejestrując fale odbite pod różnymi kątami zaobserwował, że długość fali rozproszonej jest większa niż fali padającej i że zależy od kąta rozproszenia.

Zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona Dla fotonów:

Zjawisko Comptona E 0 i p 0 - energia i pęd padającego fotonu E 1 i p 1 - energia i pęd fotonu rozproszonego m 0 - masa spoczynkowa E e energia całkowita elektronu odrzutu T e energia kinetyczna elektronu odrzutu p e pęd elektronu odrzutu Zasada zachowania pędu:

Zjawisko Comptona Zasada zachowania energii: +

Zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona p 0 1 p m c 1 0

Zjawisko Comptona h 1 m c 0 cos