Корпускулярно - волновой дуализм - реферат

Введение

Практически сразу были выдвинуты две теории света: корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса.

Согласно корпускулярной теории, либо теории истечения, выдвинутой Ньютоном в конце 17 века, светящиеся тела испускают мелкие частички (корпускулы), которые летят прямолинейно по всем направления и, попадая в глаз, вызывают световое чувство.

Согласно волновой теории светящееся тело вызывает Корпускулярно - волновой дуализм - реферат заполняющей все мировое место особенной среде – мировом эфире – упругие колебания, которые распространяются в эфире подобно звуковым волнам в воздухе.

Во времена Ньютона и Гюйгенса большая часть ученых придерживалось корпускулярной теории Ньютона, которая довольно удовлетворительно разъясняла все известные к тому времени световые явления. Отражение света разъяснялось аналогично отражению упругих тел при Корпускулярно - волновой дуализм - реферат ударе о плоскость. Преломление света разъяснялось действием на корпускулы огромных сил притяжения со стороны более плотной среды. Под действием этих сил, проявляющихся, согласно теории Ньютона, при приближении к более плотной среде, световые корпускулы получали ускорение, направленные перпендикулярно к границе этой среды, вследствие чего они изменяли направление Корпускулярно - волновой дуализм - реферат движения и сразу повышали свою скорость. Аналогично объяснялись другие световые явления.

В предстоящем показавшиеся новые наблюдения не укладывались в рамки этой теории. А именно, несостоятельность этой теории обнаружилось, когда была измерена скорость распространения света в воде. Она оказалась не больше, а меньше, чем в воздухе.

Сначала 19 века волновая теория Гюйгенса, не Корпускулярно - волновой дуализм - реферат признанная современниками, была развита и улучшена Юнгом и Френелем и получила всеобщее признание. В 60–х годах прошедшего столетия, после того как Максвелл разработал теорию электрического поля, выяснилось, что свет представляет собой электрические волны. Таким макаром, волновая механистическая теория света была заменена волновой электрической теорией. Световые волны (видимый диапазон Корпускулярно - волновой дуализм - реферат) занимают в шкале электрических волн спектр 0,4–0,7мкм. Волновая теория света Максвелла, трактующая излучение как непрерывный процесс, оказалась не в состоянии разъяснить некие из вновь открытых оптических явлений. Её дополнила квантовая теория света, согласно которой энергия световой волны излучается, распространяется и поглощается не безпрерывно, а определенными порциями - квантами света, либо Корпускулярно - волновой дуализм - реферат фотонами, - которые зависят только от длины световой волны. Таким макаром, по современным представлениям, свет обладает как волновыми так, и корпускулярными качествами.

Интерференция света

Волны создающие в каждой точке места колебания с не изменяющейся с течением времени разностью фаз, именуются когерентными. Разность фаз в данном случае имеет неизменное, но, вообщем говоря, различное Корпускулярно - волновой дуализм - реферат для различных точек места значение. Разумеется, что когерентными могут быть только волны схожей частоты.

При распространении в пространстве нескольких когерентных волн порождаемые этими волнами колебания в одних точках усиливают друг дружку, в других – ослабляют. Это явление именуется интерференцией волн. Интерферировать могут волны хоть какой физической природы. Мы разглядим интерференцию Корпускулярно - волновой дуализм - реферат световых волн.

Источники когерентных волн также именуются когерентными. При освещении некой поверхности несколькими когерентными источниками света на этой поверхности появляются в общем случае чередующиеся светлые и черные полосы.

Два независящих источника света, к примеру две электролампы, не когерентны. Излучаемые ими световые волны – это итог сложения огромного количества волн, излучаемых Корпускулярно - волновой дуализм - реферат отдельными атомами. Излучение волн атомами происходит хаотично, и потому нет каких - или неизменных соотношений меж фазами волн, излучаемых 2-мя источниками.

При освещении поверхности некогерентными источниками соответствующая для интерференции картина чередующихся светлых и черных полос не появляется. Освещенность в каждой точке оказывается равной сумме освещенностей, создаваемых каждым из источников в Корпускулярно - волновой дуализм - реферат отдельности.

Когерентные волны получаются средством разделения пучка света от 1-го источника на два либо несколько отдельных пучков.

Интерференцию света можно следить при освещении монохроматическими (одноцветными) лучами прозрачной пластинки переменной толщины, а именно клинообразной пластинки. В глаз наблюдающего будут попадать волны, отраженные как от фронтальной, так и от задней поверхностей Корпускулярно - волновой дуализм - реферат пластинки. Итог интерференции определяется разностью фаз тех и других волн, которая равномерно меняется с конфигурацией толщины пластинки. Соответственно меняется освещенность: если разность хода интерферирующих волн в некой точке поверхности пластинки равна четному числу полуволн, то в этой точке поверхность будет казаться светлой, при разности фаз в Корпускулярно - волновой дуализм - реферат нечетное число полуволн – черной.

При освещении параллельным пучком плоскопараллельной пластинки разность фаз световых волн, отраженных от фронтальной и задней её поверхностей, одна и та же во всех точках, - пластинка будет казаться освещенной умеренно.

Вокруг точки соприкосновения немного выпуклого стекла с плоским при освещении монохроматическим светом наблюдаются черные и светлые кольца Корпускулярно - волновой дуализм - реферат – так именуемые кольца Ньютона. Тут тончайшая прослойка воздуха меж обоими стеклами играет роль отражающей пленки, имеющей постоянную толщину по концентрическим окружностям.

Дифракция света.

У световой волны не происходит конфигурации геометрической формы фронта при распространении в однородной среде. Но если распространение света осуществляется в неоднородной среде, в какой, к Корпускулярно - волновой дуализм - реферат примеру, находятся не прозрачные экраны, области места со сравнимо резким конфигурацией показателя преломления и т. п., то наблюдается искажение фронта волны. В данном случае происходит перераспределение интенсивности световой волны в пространстве. При освещении, к примеру, непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где согласно законам геометрической оптики был должен бы проходить Корпускулярно - волновой дуализм - реферат скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд тёмных и светлых полос, часть света просачивается в область геометрической тени. Эти явления относятся к дифракции света.

Итак, дифракция света в узеньком смысле - явление огибания светом контура непрозрачных тел и попадание света в область геометрической тени; в широком смысле - всякое отклонение Корпускулярно - волновой дуализм - реферат при распространении света от законов геометрической оптики.

Определение Зоммерфельда: под дифракцией света понимают всякое отклонение от прямолинейного распространения, если оно не может быть объяснено как итог отражения, преломления либо изгибания световых лучей в средах с безпрерывно меняющимся показателем преломления.

Если в среде имеются мелкие частички (туман) либо показатель преломления Корпускулярно - волновой дуализм - реферат приметно изменяется на расстояниях порядка длины волны, то в этих случаях молвят о рассеянии света и термин «дифракция» не употребляется.

Различают два вида дифракции света. Изучая дифракционную картину в точке наблюдения, находящейся на конечном расстоянии от препятствия, мы имеем дело с дифракцией Френеля. Если точка наблюдения и источник Корпускулярно - волновой дуализм - реферат света размещены от препятствия так далековато, что лучи, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку наблюдения, можно считать параллельными пучками, то молвят о дифракции в параллельных лучах – дифракции Фраунгофера.

Теория дифракции рассматривает волновые процессы в тех случаях, когда на пути распространения волны имеются какие – или препятствия.

При помощи теории Корпускулярно - волновой дуализм - реферат дифракции решают такие задачи, как защита от шумов при помощи акустических экранов, распространение радиоволн над поверхностью Земли, работа оптических устройств (потому что изображение, даваемое объективом, - всегда дифракционная картина), измерения свойства поверхности, исследование строения вещества и многие другие.

Поляризация света

Явления интерференции и дифракции, послужившие для обоснования волновой природы Корпускулярно - волновой дуализм - реферат света, не дают еще полного представления о нраве световых волн. Новые черты открывает нам опыт над прохождением света через кристаллы, а именно через турмалин.

Возьмем две однообразные прямоугольные пластинки турмалина, вырезанные так, что одна из сторон прямоугольника совпадает с определенным направлением снутри кристалла, носящим заглавие оптической оси Корпускулярно - волновой дуализм - реферат. Наложим одну пластинку на другую так, чтоб оси их совпадали по направлению, и пропустим через сложенную пару пластинок узенький пучок света от фонаря либо солнца. Потому что турмалин представляет собой кристалл буро – зеленоватого цвета, то след прошедшего пучка на дисплее представится в виде тёмно – зеленоватого пятнышка. Начнем поворачивать одну из пластинок вокруг Корпускулярно - волновой дуализм - реферат пучка, оставляя вторую недвижной. Мы найдем, что след пучка становится слабее, и когда пластинка повернётся на 900 , он совершенно пропадет. При предстоящем вращении пластинки проходящий пучок вновь начнет усиливаться и дойдет до прежней интенсивности, когда пластинка оборотится на 1800 , т.е. когда оптические оси пластинок вновь расположатся параллельно. При Корпускулярно - волновой дуализм - реферат предстоящем вращении турмалина пучок вновь слабнет.

Можно разъяснить все наблюдающиеся явления, если сделать последующие выводы.

1) Световые колебания в пучке ориентированы перпендикулярно к полосы распространения света (световые волны поперечны).

2) Турмалин способен пропускать световые колебания исключительно в том случае, когда они ориентированы спецефическим образом относительно его оси.

3) В свете фонаря(солнца Корпускулярно - волновой дуализм - реферат) представлены поперечные колебания хоть какого направления и притом в схожей доле, так что ни одно направление не является преимущественным.

Вывод 3 разъясняет, почему естественный свет в схожей степени проходит через турмалин при хоть какой его ориентации, хотя турмалин, согласно выводу 2, способен пропускать световые колебания только определенного направления. Прохождение естественного света через турмалин Корпускулярно - волновой дуализм - реферат приводит к тому, что из поперечных колебаний отбираются только те, которые могут пропускаться турмалином. Потому свет, прошедший через турмалин, будет представлять собой совокупа поперечных колебаний 1-го направления, определяемого ориентацией оси турмалина. Таковой свет мы будем именовать линейно поляризованным, а плоскость, содержащую направление колебаний и ось светового пучка, - плоскостью Корпускулярно - волновой дуализм - реферат поляризации.

Сейчас становится понятным опыт с прохождением света через две поочередно поставленные пластинки турмалина. 1-ая пластинка поляризует проходящий через неё пучок света, оставляя в нем колебания только 1-го направления. Эти колебания могут пройти через 2-ой турмалин стопроцентно исключительно в том случае, когда направление их совпадает с направлением колебаний, пропускаемых Корпускулярно - волновой дуализм - реферат вторым турмалином, т.е. когда его ось параллельна оси первого. Если же направление колебаний в поляризованном свете перпендикулярно к направлению колебаний, пропускаемых вторым турмалином, то свет будет стопроцентно задержан. Если направление колебаний в поляризованном свете составляет острый угол с направлением, пропускаемым турмалином, то колебания будут пропущены только отчасти.

Дисперсия Корпускулярно - волновой дуализм - реферат света

Ньютон обратился к исследованию цветов, наблюдаемых при преломлении света, в связи с попытками усовершенствования телескопов. Стремясь получить линзы может быть наилучшего свойства, Ньютон удостоверился, что основным недочетом изображений является наличие окрашенных краёв. Исследуя окрашивание при преломлении, Ньютон сделал свои величайшие оптические открытия.

Суть открытий Ньютона поясняется последующими опытами (рис Корпускулярно - волновой дуализм - реферат.1) свет от фонаря освещает узенькое отверстие S (щель). С помощью линзы L изображение щели выходит на дисплее MN в виде недлинного белоснежного прямоугольника S`. Поместив на пути призму P, ребро которой параллельно щели, найдем, что изображение щели сместится и перевоплотится в окрашенную полоску, переходы цветов, в какой от красноватого Корпускулярно - волновой дуализм - реферат к фиолетовому подобны наблюдаемым в радуге. Это радужное изображение Ньютон именовал диапазоном.

Если прикрыть щель цветным стеклом, т.е. если направлять на призму заместо белоснежного света цветной, изображение щели сведется к цветному прямоугольнику, располагающему на соответственном месте диапазона, т.е. зависимо от цвета свет будет отклоняться на разные углы Корпускулярно - волновой дуализм - реферат от начального изображения S`. Описанное наблюдения указывает, что лучи различного цвета различно преломляются призмой.

Это принципиальное заключение Ньютон проверил многими опытами. Важный из их состоял в определении и показателя преломления лучей различного цвета, выделенных из диапазона. Для этой цели в экране MN , на котором выходит диапазон, прорезалось Корпускулярно - волновой дуализм - реферат отверстие; перемещая экран, можно было выпустить через отверстие узенький пучок лучей того либо другого цвета. Таковой метод выделения однородных лучей более совершенен, чем выделение с помощью цветного стекла. Опыты нашли, что таковой выделенный пучок, преломляясь во 2-ой призме, уже не растягивает полоску. Такому пучку соответствует определенный показатель преломления Корпускулярно - волновой дуализм - реферат, значение которого находится в зависимости от цвета выделенного пучка.

Описанные опыты демонстрируют, что для узенького цветного пучка, выделенного из диапазона, показатель преломления имеет полностью определенное значение, тогда как преломление белоснежного света можно только примерно охарактеризовать одним каким то значением этого показателя. Сопоставляя подобные наблюдения, Ньютон пришел к выводу, что есть обыкновенные Корпускулярно - волновой дуализм - реферат цвета, не разлагающиеся при прохождении через призму, и сложные, представляющие совокупа обычных, имеющих различные характеристики преломления. А именно, солнечный свет есть такая совокупа цветов, которая с помощью призмы разлагается, давая спектральное изображение щели.

Таким макаром, в главных опытах Ньютона заключались два принципиальных открытия:

1)Свет различного цвета характеризуется Корпускулярно - волновой дуализм - реферат разными показателями преломления в данном веществе (дисперсия).

2)Белоснежный цвет есть совокупа обычных цветов.

Мы знаем в текущее время, что различным цветам соответствуют разные длины световых волн. Потому 1-ое открытие Ньютона можно сконструировать последующим образом:

Показатель преломления вещества находится в зависимости от длины световой волны.

Обычно он возрастает по мере уменьшения Корпускулярно - волновой дуализм - реферат длины волны.

Догадка Планка

Стремясь преодолеть затруднения традиционной теории при разъяснении излучения нагретого твёрдого тела, германский физик Макс Планк в 1900г. высказал догадку, которая положила начало подлинной эволюции в теоретической физике. Смысл этой догадки состоит в том, что припас энергии колебательной системы, находящейся в равновесии с электрическим излучением Корпускулярно - волновой дуализм - реферат, не может принимать любые значения. Энергия простых систем, всасывающих и излучающих электрические волны, непременно должна быть равна целому кратному некого определенного количества энергии.

Малое количество энергии, которое система может поглотить либо излучить, именуется квантом энергии. Энергия кванта Е должна быть пропорциональна частоте колебаний v:

Е= hv .

Коэффициент пропорциональности h Корпускулярно - волновой дуализм - реферат в этом выражении носит заглавие неизменной Планка. Неизменная Планка равна

6,6261937 . 10-34 Дж . с

Постоянную Планка время от времени именуют квантом деяния. Заметим, что размерность h совпадает с размерностью момента импульса.

Исходя из этой новейшей идеи, Планк получил закон рассредотачивания энергии в диапазоне, отлично согласующийся с экспериментальными данными. Не плохое согласие Корпускулярно - волновой дуализм - реферат на теоретическом уровне предсказанного закона с тестом было основательным доказательством квантовой догадки Планка.

Открытие фотоэффекта

Догадка Планка о квантах послужила основой для разъяснения явления фотоэлектрического эффекта, открытого в 1887г. германским физиком Генрихом Герцем.

Явление фотоэффекта находится при освещении цинковой пластинки, соединенной со стержнем электрометра. Если пластинке и стержню передан положительный заряд Корпускулярно - волновой дуализм - реферат, то электрометр не разряжается при освещении пластинки. При сообщении пластинке отрицательного электронного заряда электрометр разряжается, как на пластинку попадает уф-излучение. Этот опыт обосновывает, что с поверхности железной пластинки под действием света могут освобождаться отрицательные электронные заряды. Измерение заряда и массы частиц, вырываемых светом, показало, что эти Корпускулярно - волновой дуализм - реферат частички – электроны.

Фотоэффекты бывают нескольких видов: наружный и внутренний фотоэффект, вентильный фотоэффект и ряд других эффектов.

Наружным фотоэффектом именуют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.

Внутренним фотоэффектом именуют возникновение свободных электронов и дырок в полупроводнике в итоге разрыва связей меж атомами за счет энергии Корпускулярно - волновой дуализм - реферат света, падающего на полупроводник.

Вентильным фотоэффектом именуют появление под действием света электродвижущей силы в системе, содержащей контакт 2-ух разных полупроводников либо полупроводника и металла.

Законы фотоэффекта

Количественные закономерности фотоэлектрического эффекта были установлены выдающимся русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым (1839 – 1896) в 1888 – 1889гг. Используя вакуумный стеклянный баллон с 2-мя электродами (рис.2), он изучил Корпускулярно - волновой дуализм - реферат зависимость силы тока в баллоне от напряжения меж электродами и критерий освещения электрода.

В вакуумном баллоне находятся два железных электрода А и К, к которым прикладывают напряжение. Полярность электродов и приложенное к ним напряжение можно изменять при помощи потенциометра R с отводом от средней точки. Когда ползунок потенциометра находится слева от Корпускулярно - волновой дуализм - реферат средней точки, на электрод А подают минус, а на электрод К – плюс. Напряжение, приложенное меж электродами, определяют вольтметром V. Электрод К через окно, закрытое кварцевым стеклом, облучают светом. Под его воздействием из этого электрода вырывают электроны (именуемые фотоэлектронами), которые летят к электроду А и образуют фототок, регистрируемый Корпускулярно - волновой дуализм - реферат миллиамперметром mA.

На описанной установке, используя электроды, сделанные из различных металлов, для каждого освещаемого


вещества можно получить вольтамперные свойства наружного фотоэффекта(т.е. зависимости силы фототока I от напряжения U меж электродами) при разных значениях потока энергии падающего света.

Две такие свойства представлены на (рис.3).

Экспериментально установлены последующие закономерности и законы наружного Корпускулярно - волновой дуализм - реферат фотоэффекта.

1. При отсутствии напряжения меж электродами фототок отличен от нуля. Это означает, что фотоэлектроны владеют при вылете кинетической энергией.

2. По мере роста U фототок I равномерно увеличивается, т.к. всё большее число фотоэлектронов добивается анода.

3. При достижении меж электродами некого ускоряющего напряжения Uн все электроны, выбиваемые из катода, добиваются Корпускулярно - волновой дуализм - реферат анода и сила фототока перестаёт зависеть от напряжения. Таковой фототок, сила которого с повышением напряжения не растет, именуют фототоком насыщения. Если число фотоэлектронов, вылетающих из освещаемого металла в единицу времени, равно nе , то сила фототока насыщения

I н = D q / D t = Ne / D t = ne

Потому, измерив силу Корпускулярно - волновой дуализм - реферат тока насыщения, можно найти число фотоэлектронов, вылетающих за секунду.

4. Сила фототока насыщения прямо пропорциональна сгустку энергии света, падающего на металл (1-ый закон фотоэффекта):

I н = g Ф

Тут g - коэффициент пропорциональности, именуемый фоточувствительностью вещества. Как следует, число электронов, вырываемых за секунду из вещества, прямо пропорционально сгустку Корпускулярно - волновой дуализм - реферат энергии света, падающего на это вещество.

5. За счет исходной кинетической энергии электроны могут совершать работу против сил задерживающего электронного поля. Потому фототок существует и в области отрицательных напряжений от 0 до U3 (электрод А соединен с «минусом» источника тока). Начиная с некого задерживающего напряжения U3, фототок прекращается. При всем этом работа задерживающего электронного Корпускулярно - волновой дуализм - реферат поля Аэ =еU3 равна наибольшей исходной кинетической энергии фотоэлектронов Wк.м. =mvм 2 /2:

Аэ = W к.м. ; е U 3 = mv м 2 /2

отсюда

V м = 2е U 3 / m

Таким макаром, измерив задерживающее напряжение U3 , можно найти наивысшую исходную кинетическую энергию и наивысшую исходную скорость фотоэлектронов.

6. Значение задерживающего напряжения, а Корпускулярно - волновой дуализм - реферат как следует наибольшая кинетическая энергия и наибольшая скорость фотоэлектронов не находится в зависимости от интенсивности падающего света, а находится в зависимости от его частоты (2-ой закон фотоэффекта).

7. Для каждого вещества существует определенное значение частоты v к (и , как следует, длины волны lк ), такое, что при частотах v падающего света Корпускулярно - волновой дуализм - реферат наименьших v к (т.е. длинах волн света, огромных lк ),фотоэффект не наблюдается (3-ий закон фотоэффекта ). Частоту v к ( и длину волны lк )именуют красноватой границей фотоэффекта. К примеру, при облучении цинковой пластинки видимым светом даже очень большой интенсивности фотоэффекта не происходит, тогда как при её облучении ультрафиолетовым Корпускулярно - волновой дуализм - реферат светом даже очень малой интенсивности фотоэффект наблюдается.

8. С начала облучения металла светом до начала вылета фотоэлектронов проходит время t<10-9 с. Как следует, фотоэффект безынерционен. Если частота падающего света v > v к , то вылет фотоэлектронов происходит фактически одномоментно. Если же v < v к , то вроде бы длительно не освещали металл, фотоэффект не наблюдается.

Фотоны

В релятивистской физике (в теории относительности) показывается, что Корпускулярно - волновой дуализм - реферат масса m и энергия W взаимосвязаны:

W = mc 2

Потому кванту энергии Wф=hv электрического излучения соответствует масса

m ф = W ф / c 2 = hv / c 2

Электрическое излучение, а как следует и фотон, существует только при распространении со скоростью с . Это значит, что масса покоя фотона равна нулю.

Фотон, имея Корпускулярно - волновой дуализм - реферат массу mф и двигаясь со скоростью с , обладает импульсом

p ф = m ф c = hv / c

Фотон имеет также свой момент импульса, именуемый спином .

L ф= h /2 p= h

Объект, владеющий энергией, массой, импульсом, моментом импульса ассоциируется, вероятнее всего, с частичкой. Потому квант энергии электрического излучения – фотон – является вроде бы частичкой электрического Корпускулярно - волновой дуализм - реферат излучения, а именно света.

Из того, что электрическое излучение – это совокупа фотонов, следует, что электрическое поле частички представляет собой совокупа фотонов, испускаемых и поглощаемых самой же частичкой.

В рамках традиционной физики испускание переносчика взаимодействия свободной частичкой запрещено законами сохранения энергии и импульса. Квантовая физика снимает обозначенное воспрещение, используя Корпускулярно - волновой дуализм - реферат соотношение неопределённостей энергии и времени. Более того, при всем этом устанавливается связь меж массой переносчика взаимодействия и радиусом деяния.

Такие процессы, которые идут вроде бы с нарушением закона сохранения энергии, принято именовать виртуальными процессами, а частички, которые переносят взаимодействие и не могут владеть энергией и импульсом, связанными так же, как в Корпускулярно - волновой дуализм - реферат свободных частичках, - виртуальными частичками. Виртуальные обменные частички, участвующие во содействии, найти нереально. Но, увеличивая энергию излучающей частички, к примеру, ускоряя электроны, можно виртуальные фотоны перевоплотить в действительные, свободные, которые могут региться. Это является процессом излучения реальных фотонов.

Такое представление электрического поля приводит к пересмотру концепции взаимодействия электрически заряженных частиц Корпускулярно - волновой дуализм - реферат средством электрического поля. Если от частички окажется другая заряженная частичка, то фотон, испущенный одной частичкой, может поглотиться другой, и напротив, в итоге чего произойдет обмен фотонами, т.е. частички начнут вести взаимодействие. Таким макаром, электрическое взаимодействие частиц происходит методом обмена фотонами. Этот механизм взаимодействия именуется обменным и Корпускулярно - волновой дуализм - реферат распространяется на все взаимодействия. Хоть какое поле – это совокупа квантов – переносчиков взаимодействий, испускаемых взаимодействующей частичкой, а хоть какое взаимодействие – это обмен переносчиками взаимодействия.

В заключении отметим, что фотон является одной из частиц из группы базовых частиц.

Невозможность разъяснения законов фотоэффекта на базе волновых представлений о свете.

Были изготовлены пробы разъяснить закономерности Корпускулярно - волновой дуализм - реферат наружного фотоэффекта на базе волновых представлений о свете. Согласно этим представлениям, механизм фотоэффекта смотрится так. На металл падает световая волна. Электроны, находящиеся в его поверхностном слое, поглощают энергию этой волны, и их энергия равномерно возрастает. Когда она становится больше работы выхода, электроны начинают вылетать из металла. Таким Корпускулярно - волновой дуализм - реферат макаром, волновая теория света как будто способна отменно разъяснить явление фотоэффекта.

Но расчеты проявили, что при таком разъяснении время меж началом освещения металла и началом вылета электронов должно быть порядка 10 секунд. Меж тем из опыта следует, что t<10-9 c. Как следует, волновая теория света не разъясняет безынерционности фотоэффекта. Не может она Корпускулярно - волновой дуализм - реферат разъяснить и другие законы фотоэффекта.

Согласно волновой теории кинетическая энергия фотоэлектронов должна возрастать с повышением интенсивности света, падающего на металл. А интенсивность волны определяется амплитудой колебаний напряжённости Е, а не частотой света. (От интенсивности падающего света зависит только число выбиваемых электронов и сила тока насыщения).

Из волновой теории следует, что Корпускулярно - волновой дуализм - реферат энергию, нужную для вырывания электронов из металла, способно дать излучение хоть какой длины волны, если его интенсивность довольно велика, т.е. что фотоэффект может вызываться хоть каким световым излучением. Но существует красноватая граница фотоэффекта, т.е. получаемая электронами энергия зависит не от амплитуды волны, а от Корпускулярно - волновой дуализм - реферат ее частоты.

Таким макаром, пробы разъяснить закономерности фотоэффекта на базе волновых представлений о свете оказались несостоятельными.

Разъяснение законов фотоэффекта на базе квантовых представлений о свете. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Для разъяснения закономерностей фотоэффекта А. Эйнштейн использовал квантовые представления о свете, введенные Планком для описания термического излучения тел.

Эйнштейн, анализируя флуктуации энергии излучения Корпускулярно - волновой дуализм - реферат полностью чёрного тела пришёл, к выводу о том, что излучение ведёт себя так, как если б оно состояло из N=W/(hv) независящих квантов энергии величиной hv каждый. По Эйнштейну, при распространении света, вышедшего из какой – или точки, энергия распределяется не безпрерывно во всё более вырастающем Корпускулярно - волновой дуализм - реферат пространстве. Энергия состоит из конечного числа локализованных в пространстве квантов энергии. Эти кванты движутся, не делясь на части; они могут поглощаться и испускаться только как целое.

Таким макаром, Эйнштейн пришёл к выводу, что свет не только лишь излучается, да и распространяется в пространстве и поглощается веществом в виде квантов. Порции Корпускулярно - волновой дуализм - реферат светового излучения – кванты света – владеющие корпускулярными качествами, т.е. качествами частиц, являющимися носителями параметров электрического поля. Эти частички получили заглавие фотонов.

Исходя из убеждений квантовых представлений о свете энергия монохроматического излучения, падающего на металл состоит из фотонов с энергией

W ф = hv

и равна

W св = NW ф = Nhv

а поток энергии света Корпускулярно - волновой дуализм - реферат равен

Ф= W св / t = Nhv / t = n ф hv

где N – число фотонов, падающих на металл за время t; nф – число фотонов, падающих на металл за единицу времени.

Взаимодействие излучения с веществом состоит из большущего числа простых актов, в каждом из которых один электрон полностью поглощает энергию 1-го фотона Корпускулярно - волновой дуализм - реферат. Если энергия фотонов больше работы выхода либо ей равна, то электроны вылетают из металла. При всем этом часть энергии поглощённого фотона тратится на выполнение работы выхода Ав , а остальная часть составляет кинетическую энергию фотоэлектрона. Потому

W ф =Ав + W к ; hv =Ав + mv 2 /2.

Это выражение именуется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта Корпускулярно - волновой дуализм - реферат.

Из него видно, что кинетическая энергия фотоэлектронов находится в зависимости от частоты падающего света (2-ой закон фотоэффекта).

Если энергия квантов меньше работы выхода , то при хоть какой интенсивности света электроны не вылетают. Этим разъясняется существование красноватой границы фотоэффекта (3-ий закон фотоэффекта).

Покажем сейчас, как разъясняется 1-ый закон фотоэффекта на Корпускулярно - волновой дуализм - реферат базе квантовых представлений о свете.

Число высвобождаемых вследствие фотоэффекта электронов nе должно быть пропорционально числу падающих на поверхность квантов света nф ;

n е ~ n ф ; n е = kn ф ,

где k – коэффициент, показывающий, какая часть падающих фотонов выбивает электроны из металла. (Заметим, что только малая часть квантов передаёт свою Корпускулярно - волновой дуализм - реферат энергию фотоэлектронам. Энергия других квантов затрачивается на нагревание вещества, всасывающего свет). Число фотонов nф определяет поток энергии падающего света.

Таким макаром, квантовая теория света вполне разъясняет все закономерности наружного фотоэффекта. Тем безоговорочно экспериментально подтверждается то, что свет кроме волновых параметров обладает корпускулярными качествами.

Корпускулярно-волновая природа Корпускулярно - волновой дуализм - реферат света

Явления интерференции, дифракции, поляризации света от обыденных источников света неоспоримо свидетельствует о волновых свойствах света. Но и в этих явлениях при соответственных критериях свет проявляет корпускулярные характеристики. В свою очередь закономерности термического излучения тел, фотоэлектрического эффекта и других безоговорочно свидетельствуют, что свет ведет себя не как непрерывная, протяженная Корпускулярно - волновой дуализм - реферат волна, как поток «сгустков» (порций, квантов) энергии, т.е. как поток частиц – фотонов. Но при этих явлениях свет имеет и волновые характеристики, они для этих явлений просто не существенны.

Появляется вопрос, что представляет собой свет – непрерывную электрическую волну, излучаемую источником, либо поток дискретных фотонов, испускаемых источником? Необходимость приписывать свету, с одной Корпускулярно - волновой дуализм - реферат стороны, квантовые, корпускулярные характеристики, а с другой стороны, волновые – может сделать воспоминание несовершенства наших познаний о свойствах света. Необходимость воспользоваться при разъяснении экспериментальных фактов разными и будто бы бы исключающими друг дружку представлениями кажется искусственной. Охото мыслить, что всё обилие оптических явлений можно разъяснить на базе одной из 2-ух точек Корпускулярно - волновой дуализм - реферат зрения на характеристики света.

Одним из более значимых достижений физики нашего века служит постепенное убеждение в неточности пробы противопоставить друг дружке волновые и квантовые характеристики света. Характеристики непрерывности, соответствующие для электрического поля световой волны, не исключают параметров дискретности, соответствующие для световых квантов – фотонов. Свет сразу обладает Корпускулярно - волновой дуализм - реферат качествами непрерывных электрических волн и качествами дискретных фотонов. Он представляет собой диалектическое единство этих обратных параметров. Электрическое излучение (свет) – это поток фотонов, распространение и рассредотачивание которых в пространстве описывается уравнениями электрических волн. Таким макаром, свет имеет корпускулярно – волновую природу.

Корпускулярно – волновая природа света отражена в формуле

pф = hv / c = h / l

связывающей Корпускулярно - волновой дуализм - реферат корпускулярную характеристику фотона – импульс с волновой чертой света – с частотой (либо длиной волны).

Но корпускулярно – волновая природа света не значит, что свет – это и частичка, и волна в обычном традиционном их представлении.

Связь корпускулярных и волновых параметров света находит обычное толкование при статистическом (возможном) подходе к рассмотрению рассредотачивания и распространения Корпускулярно - волновой дуализм - реферат фотонов в пространстве.

1) Разглядим дифракцию света, к примеру, на круглом отверстии.

Если через отверстие пропустить один фотон, то на дисплее не будет чередующихся светлых и тёмных полос, как следовало бы ждать с волновой точки зрения; фотон попадает в одну, ту либо иную, точку экрана, а не расплывается по Корпускулярно - волновой дуализм - реферат нему, как должно бы быть по волновым представлениям. Но при всем этом нельзя фотон рассматривать как частичку и высчитать, в какую конкретно точку он попадает, что можно бы сделать, если б фотон был традиционной частичкой.

Если пропустить через отверстие N фотонов по одному вереницей, различные фотоны могут Корпускулярно - волновой дуализм - реферат попасть в различные точки экрана. Но в те места, где согласно волновым представлениям должны быть светлые полосы, фотоны будут попадать почаще.

Если же через отверстие пропустить все N фотонов сходу, то в каждой точке места и экрана оказывается столько фотонов, сколько попадало туда при пропускании их по одному. Н о в данном Корпускулярно - волновой дуализм - реферат случае соответственное число фотонов в каждую точку экрана попадает сразу и, если N велико, на дисплее будет наблюдаться дифракционная картина, ожидаемая исходя из убеждений волновых представлений.

К примеру, для черных интерференционных полос квадрат амплитуды колебания и плотность вероятности попадания фотонов мала, а для светлых полос квадрат амплитуды и плотность Корпускулярно - волновой дуализм - реферат вероятности максимальны.

Таким макаром, если свет содержит очень огромное число фотонов, то при дифракции его можно рассматривать как непрерывную волну, хотя он состоит из дискретных не размытых фотонов.

2) В явлении наружного фотоэлектрического эффекта принципиально, что каждый фотон сталкивается только с одним электроном (как частичка с частичкой Корпускулярно - волновой дуализм - реферат) и поглощается им, не делясь на части, как целое, а не то, какой конкретно фотон в какой конкретно свободный электрон попадает (это определяется волновыми качествами) и выбивает его. Потому при фотоэффекте свет будто бы можно рассматривать как поток частиц.

Корпускулярно – волновая природа электрического излучения была установлена конкретно для света поэтому Корпускулярно - волновой дуализм - реферат, что обыденный солнечный свет, с которым мы имеем дело в ежедневной жизни, с одной стороны, представляет поток огромного числа фотонов и верно проявляет волновые характеристики, а с другой стороны, фотоны света имеют энергию, достаточную для воплощения таких эффектов, как фотоионизация, фотолюминесценция, фотосинтез, фотоэффект, в каких определяющую роль играют корпускулярные характеристики. Фотоны Корпускулярно - волновой дуализм - реферат же, надлежащие, к примеру, радиоволнам, имеют малую энергию, и отдельные фотоны приметных действий не оказывают, и регистрируемые радиоволны должны содержать много фотонов и вести себя быстрее как волны. g - лучи же, возникающие при радиоактивных распадах ядер и ядерных реакциях, имеют огромную энергию, их действие просто регится Корпускулярно - волновой дуализм - реферат, но поток огромного числа фотонов выходит в особых критериях в ядерных реакторах. Потому g - лучи почаще проявляют себя как частички, а не как волны.

Итак, свет корпускулярен в том смысле, что его энергия, импульс, масса и спин локализованы в фотонах, а не размыты в пространстве, но не в том, что фотон может Корпускулярно - волновой дуализм - реферат находиться в данном точно определенном месте места. Свет ведет себя как волна в том смысле, что распространение и рассредотачивание фотонов в пространстве носят возможный нрав: возможность того, что фотон находится в данной точке определяется квадратом амплитуды в этой точке. Но вероятностный (волновой) нрав рассредотачивания фотонов в пространстве не Корпускулярно - волновой дуализм - реферат значит, что фотон в каждый момент времени находится в некий одной точке.

Таким макаром, свет соединяет внутри себя непрерывность волн и дискретность частиц. Если учтем, что фотоны есть только при движении (со скоростью с), то приходим к выводу, что свету сразу присущи как волновые, так и корпускулярные характеристики. Но Корпускулярно - волновой дуализм - реферат в неких явлениях при определенных критериях главную роль играют либо волновые, либо корпускулярные характеристики и свет можно рассматривать либо как волну, либо как частички (корпускулы).

Практическое применение интерференции света

Применение голографии при неразрушающем контроле материалов.


Обычная оптическая схема голографической установки приведена на (рис.4) Лазер 1 испускает монохроматический пучок света, который Корпускулярно - волновой дуализм - реферат делится на два при помощи светоделительной пластинки 2, пучок А предметная волна - через систему зеркал 3 и 7 и линз 4 и 8 направляется на объект 5, отражается от него и попадает на фотопластинку 6, где интерферирует с опорной волной Б. Все элементы установки крепятся на одной жесткой поверхности, чтоб избежать даже очень малых перемещений в процессе Корпускулярно - волновой дуализм - реферат съемки голограммы. Способ голографической интерферометрии заключается в поочередной записи на одной фотопластинке 2-ух голограмм от 1-го объекта, но в промежутке меж записями объект подвергается какому – или воздействию (механическому деформированию, нагреванию и т.п.). В итоге этого оптическая длина пути предметных волн, отражённых до и после воздействия Корпускулярно - волновой дуализм - реферат, оказывается различной, появляются дополнительная разность хода и, соответственно, некий сдвиг фаз обеих волн.

При считывании таковой голограммы воспроизводятся обе предметные волны, которые интерферируют. Если деформация объекта невелика (соизмерима с длиной волны l ), то изображение объекта будет точным, но покрытым интерференционными полосами, ширина и форма которых количественно позволяют обрисовать деформации Корпускулярно - волновой дуализм - реферат объекта, потому что вид полос в каждой точке поверхности пропорционален изменению оптической длины пути.

Голографическая интерферометрия применяется так же для обнаружения изъянов в этом случае, если они (трещинкы, пустоты, неоднородности параметров материала, и т.п.) приводит к аномальной деформации поверхности объекта при нагружении. Деформации обнаруживаются по изменению интерференционной картины по Корпускулярно - волновой дуализм - реферат сопоставлению с картиной, возникающей без дефектного эталона.

При голографическом интерференционном неразрушающем контроле употребляют разные методы нагружения. К примеру, при механическом нагружении обнаруживаются и локализуются микротрещины длиной в несколько мм, как на поверхности материала, так и в близи неё. Такие исследования проводятся, а именно, для обнаружения трещинок в бетоне и наблюдении за Корпускулярно - волновой дуализм - реферат их ростом.

Голографическая интерферометрия употребляется для исследования свойства соединения в полых конструкциях, тогда употребляется нагружение под давлением и вакуумное нагружение. Деформация в дефектных областях и, как следует, интерференционные картины отличаются от деформации других участков конструкции.

Нередко применяется тепловое нагружение. Этот способ основан на исследовании поверхностных деформаций, возникающих при Корпускулярно - волновой дуализм - реферат изменении температуры поверхности. В зоне недостатка искажается температурное поле, что приводит к локальному изменению деформации и, как следует, к искажению интерференционной картины. Благодаря высочайшей чувствительности голографической интерферометрии, регистрируемые деформации возникают при изменении температуры объекта всего на несколько градусов по сопоставлению с температурой среды.

Применение фотоэффекта

Простым прибором, работающим Корпускулярно - волновой дуализм - реферат на базе использования фотоэффекта, является вакуумный фотоэлемент. Вакуумный фотоэлемент состоит из стеклянной пробирки, снабженной 2-мя электронными выводами. Внутренняя поверхность пробирки отчасти покрыта узким слоем металла. Это покрытие служит катодом фотоэлемента. В центре баллона размещен анод. Вывода катода и анода подключаются к источнику неизменного напряжения. При освещении катода с его поверхности Корпускулярно - волновой дуализм - реферат вырываются электроны. Этот процесс именуется наружным фотоэффектом. Электроны движутся под действием электронного поля к аноду. В цепи фотоэлемента появляется электронный ток, сила тока пропорциональна мощности светового излучения. Таким макаром фотоэлемент конвертирует энергию светового излучения в энергию электронного тока.

Для преобразования энергии светового излучения в энергию электронного тока используются и полупроводниковые Корпускулярно - волновой дуализм - реферат фотоэлементы.

Полупроводниковый элемент имеет последующее устройство. В плоском кристалле кремния либо другого полупроводника с дырочной проводимостью создается узкий слой полупроводника с электрической проводимостью. На границе раздела этих слоев появляется p – n - переход. При освещении полупроводникового кристалла в итоге поглощения света происходит изменение рассредотачивания электронов и дырок по энергиям. Этот Корпускулярно - волновой дуализм - реферат процесс именуется внутренним фотоэффектом. В итоге внутреннего фотоэффекта растут количество свободных электронов и дырок в полупроводнике, происходит их разделение на границе p – n - перехода.

При соединении обратных слоев полупроводникового фотоэлемента проводником в цепи появляется электронный ток; сила тока в цепи пропорциональна мощности светового потока излучения, падающего Корпускулярно - волновой дуализм - реферат на фотоэлемент.

Включение фотоэлемента поочередно с обмоткой электрического реле позволяет автоматом включать либо выключать исполнительные устройства при попадании света на фотоэлемент. Фотоэлементы употребляются в кино для проигрывания звукового сопровождения, записанного на киноленту в виде звуковой дорожки.

Полупроводниковые фотоэлементы обширно употребляются на искусственных спутниках Земли, межпланетных автоматических станциях и орбитальных станциях в Корпускулярно - волновой дуализм - реферат качестве энергетических установок, при помощи которых энергия солнечного излучения преобразуется в электронную энергию. КПД современных полупроводниковых фотоэлектрических генераторов превосходит 20%.

Полупроводниковые фотоэлементы все обширнее используются в быту. Они употребляются в качестве не возобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах.

Содержание

Введение 3

Интерференция 4

Дифракция 5

Поляризация 6

Дисперсия 8

Догадка Планка 9

Открытие фотоэффекта 10

Законы фотоэффекта 11

Фотоны Корпускулярно - волновой дуализм - реферат 14

Невозможность разъяснения фотоэффекта на базе волновых представлений о свете 15

Разъяснение законов фотоэффекта на базе квантовых представлений о свете. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта 16

Корпускулярно – волновая природа света 18

Практическое применение интерференции света 21

Применение фотоэффекта 23

Перечень использованой литературы 25

Столичная Муниципальная Академия Аква Транспорта

Кафедра физики и химии

Реферат по Корпускулярно - волновой дуализм - реферат концепции современного естествознания (по физике)

на тему:

«Корпускулярно-волновой дуализм, его значение в теории и экспериментальные подтверждения»

Выполнил:

Студент 2-го курса

группы МВТ-4

Педагог:

Доцент

Кобранов.М.Е

Москва 2001

Перечень литературы:

Грибов Л.А. Прокофьева Н.И., «Основы физики», изд. Наука 1995г.

Жибров А.Е., Михайлов В.К., Гальцев В Корпускулярно - волновой дуализм - реферат.В., «Элементы квантовой механики и физики атома», МИСИ им. В.В Куйбышева, 1984г.

Шпольский И.В., «Атомная физика», изд. Наука, 1974г.

Гурский И.П., «Элементарная физика», Под редакцией Савельева И.В., 1984г.

«Элементарный учебник физики», Под ред. Ландсберга Г.С., 1986г.

Кабардин О.Ф., «Физика», изд. Просвещение.

Савельев И.В., «Курс общей Корпускулярно - волновой дуализм - реферат физики», изд. Наука, 1988г.



korrekciya-mimicheskih-morshin.html
korrekciya-nedostatkov-leksicheskoj-storoni-rechi-umstvenno-otstalih-uchashihsya-na-urokah-estestvennonauchnogo-cikla.html
korrekciya-okklyuzionnih-nesootvetstvij-modificirovannie-funkcionalnie-apparati-v-kachestve-aktivnih-retencionnih-apparatov.html