Глава 11. Световые кванты

Краткие итоги главы 11: Световые кванты

1. В начале XX в. зародилась квантовая теория — теория движения и взаимодействия элементарных частиц и состоящих из них систем.

2. Для объяснения закономерностей теплового излучения М. Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями — квантами. Энергия каждой такой порции определяется формулой

Е = hν,

где h = 6,63 • 10^-34 Дж • с — постоянная Планка; ν — частота световой волны.

3. Поглощается электромагнитная энергия также отдельными порциями. Это подтверждается явлением фотоэффекта (вырывание электронов из вещества под действием света). Число вырванных электронов пропорционально интенсивности излучения, а кинетическая энергия электронов определяется только частотой света. Согласно представлениям Эйнштейна поглощенная порция энергии hν идет на совершение работы выхода А по вырыванию электрона из металла и на сообщение ему кинетической энергии:

поглощенная порция энергии

Если частота света меньше некоторого ее минимального значения, соответствующего работе выхода то фотоэффект не наблюдается.

4. При излучении и поглощении свет проявляет корпускулярные свойства. Световая частица называется квантом света или фотоном. Энергия фотона определяется формулой

Энергия фотона

где ω — циклическая частота.

Импульс р фотона вычисляется по формуле

5. В процессе распространения свет проявляет волновые свойства (явления интерференции и дифракции).

6. Свет обладает дуализмом (двойственностью) свойств. Впоследствии было установлено существование корпускулярно-волнового дуализма у всех элементарных частиц.

7. Фотоэффект широко используется в технике. С помощью специальных приборов — фотоэлементов — энергия света управляет энергией электрического тока или превращается в нее. Фотоэлементы применяются в различных «видящих» автоматах. На явлении фотоэффекта основано устройство солнечных батарей.

8. Согласно теории Максвелла свет оказывает давление на препятствия. Давление это очень мало. Оно было впервые обнаружено и измерено П. Н. Лебедевым.

9. Поглощение света веществом сопровождается химическим действием света. В зеленых листьях растений и во многих микроорганизмах важнейшие химические реакции происходят под действием света. Углекислый газ поглощается из атмосферы листьями и расщепляется на углерод и кислород. В этом заключается процесс фотосинтеза.