Квантын физикийн: гэрлийн квант шинж чанар

Та хэзээ нэгэн цагт үнэн олон гэрлийн үзэгдэл нь бүрдүүлдэг талаар бодож байсан уу? гэрэлд бүх квант шинж - Жишээ нь, оптик нөлөө, дулааны долгион, фотохимийн үйл явц гэх мэт авна. Хэрэв тэдгээр нь илэрсэн биш байсан эрдэмтэд ажил үхсэн цэгээс, үнэн хэрэгтээ, түүнчлэн нүүж ирсэн, шинжлэх ухаан, техникийн дэвшил биш юм. Квант оптик, салшгүй физикийн нэг салбар нь холбоотой байдаг нь тэдний хэсгийг судал.

гэрлийн квант шинж чанар нь: тодорхойлолт

Саяхан болтол энэ талаар тодорхой, иж бүрэн тайлбар нь оптик үзэгдэл өгч чадсангүй. Тэд амжилттай шинжлэх ухаан, өдөр тутмын амьдралд нь зөвхөн томъёог ч физикийн бүх асуудлыг бий болгох нь энэ үндсэн дээр ашиглаж байна. эцсийн шийдвэр нь зөвхөн өмнөх үйл ажиллагааг дугнэж орчин үеийн эрдэмтэд олж авч боловсруулах. Тиймээс гэрлийн квант давалгаа шинж чанар, - өөрийн ялгаруулагч онцлог нь үр дагавар, тэрхүү атом электронууд байдаг. Квантын (эсвэл фотонуудыг) улмаас электрон ийн цахилгаан соронзон импульсийн бий болгох, эрчим хүчний түвшинг бууруулах хөдөлгөдөг гэдгийг үүсдэг.

Эхний оптик ажиглалт

XIX столетии. гэрлийн квант шинж байлцуулан тухай таамаглал XIX зуунд үзэгдэв. Эрдэмтэд олж илрүүлсэн бөгөөд хичээнгүйлэн Дифракцын, хөндлөнгийн болон туйлшралын зэрэг үзэгдэл. Тэдний тусламжтайгаар гэрлийн цахилгаан соронзон долгионы онол гаргаж авсан байна. Энэ нь биеийн oscillations үед электроны хөдөлгөөний хурдатгал дээр суурилсан байна. Үүний үр дүнд гэрлийн долгион дараа өрнөж, түүний араас гарч ирсэн. Энэ сэдвээр анхны зохиогчийн таамаглал англи Д. Райлийн байгуулсан байна. Тэр цацраг тэгш, байнгын долгион систем гэж үзэж, мөн давчуу орон зайд байна. өөрийн дүгнэлтийн дагуу, өөрсдийн бүтээгдэхүүн долгионы бууралт нь тасралтгүй нэмэгдүүлэх хэрэгтэй, үүнээс гадна, хэт ягаан туяаны болон X-туяаг байх шаардлагатай. Практикт энэ бүх баталгаажаагүй байгаа, энэ нь өөр онолч авчээ.

Планк-ын томъёо

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Германы төрсөн физикч - - XX зууны Макс банзан эхэнд сонирхолтой таамаглалыг дэвшүүлж байна. Түүний хэлснээр, ялгаралтын болон гэрлийн шингээлтийн өмнө нь бодож байсан шиг, тасралтгүй гарч байна вэ, мөн хэсэг - Quanta, эсвэл тэд фотон гэж нэрлэдэг юм. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Планк-ийн тогтмол танилцуулж байна - үсэг цагийн төлөөлж пропорциональ хүчин зүйл бөгөөд энэ нь 6.63 × 10 ^-34 J · ын тэнцүү байсан юм. v – частота света. V - - гэрлийн давтамжийг энергитэй бүрийн эрчим хүч тооцохын тулд, нэг нь илүү үнэ цэнийг хэрэгтэй. Планк-ийн тогтмол давтамж үржүүлж, мөн үр дүнд нэг энергитэй эрчим хүчийг авсан байна. Германы эрдэмтэн үнэн зөв, зөв энгийн томъёо гэрлийн квант шинж чанар, өмнө нь Х. Герц олж байсан нь баталгаажсан ба оптик нөлөө гэж томилсон учраас.

оптик нөлөө нээлт

Бидний дээр хэлсэнчлэн, эрдэмтэн Genrih Gerts анхны гэрэл nezamechaemye өмнө нь квант шинж чанар нь анхаарал татаж байгаа юм. эрдэмтэн цайрын хавтан болон electrometer нь саваа гэрэлтүүлсэн орсон үед оптик нөлөө 1887 онд олжээ. хавтан эерэг цэнэг ирдэг тохиолдолд electrometer чөлөөлөгдсөн байна. нь сөрөг цэнэг ялгардаг бол төхөөрөмж нь аль болох хурдан хавтан хэт ягаан туяа ордог шиг урсах эхэлдэг. электронуудыг - энэ үеэр гар дээр туршлага нь хавтан гэрэлд ил гарсан байна сөрөг цахилгаан хураамж, дараа нь зохих нэрийг авсан гэрэлтэж чадна гэдгийг баталсан байна.

Практик туршлага Stoletova

электроны нь практик туршилт ОХУ-ын судлаач Александр Stoletov хийсэн. Түүний туршилт нь тэр вакуум шилэн чийдэнгийн, хоёр электродыг ашигласан байна. Нэг нь электрод цахилгаан дамжуулах ашиглаж байсан бөгөөд хоёр дахь нь гэрэлтүүлсэн бөгөөд энэ нь зай сөрөг туйл авчирсан юм. Энэ үйл ажиллагааны үеэр одоогийн хүч чадлыг нэмэгдүүлэх эхэлдэг, гэхдээ хэсэг хугацааны дараа энэ нь тогтмол болон гэрлийн цацрагийн шууд хамааралтай болжээ. Үүний үр дүнд энэ нь электроны кинетик энерги болон хүчдэл хойшлуулах зэрэг гэрлийн хүч хамааралтай биш гэдгийг олж байна. Харин гэрлийн давтамж нэмэгдсэн нь энэ тоо өсөх шалтгаан болж байна.

Гэрлийн Шинэ квант шинж чанар: оптик нөлөө, түүний хууль

Гц-ийн онол, практик Stoletov боловсруулах явцад гурван үндсэн хууль, энэ нь болсон гэж фотонууд ажиллаж байна, буцааж байсан:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. биеийн гадаргуу дээр унаж 1. Эрчим хүчний гэрэл ханасан гүйдлийн хүч чадал шууд хамааралтай байна.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Эрчим хүчний гэрэл photoelectron кинетик энерги ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй, харин гэрлийн давтамж нь хамгийн сүүлийн үеийн шугаман өсөлтийн шалтгаан болж байна.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. нь ямар байдаг юм "оптик нөлөө улаан ирмэг." доод давтамж нь тухайн материалын хамгийн бага давтамжийн үзүүлэлт гэрлийн-ээс бага бол, оптик нөлөө ажиглагдаж байгаа юм.

Хоёр онол мөргөлдөөн хүндрэл

томъёо Макс Планк гаралтай дараа, шинжлэх ухаан нь мухардмал тулгарсан. Өмнө нь олсон хүн амын шилжилт хөдөлгөөн болон гэрлийн квант шинж чанар, бага зэрэг дараа нь нээлттэй байсан физикийн нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн хууль тогтоомжийн хүрээнд оршин тогтнож чадахгүй. цахилгаан дагуу, хуучин онол, биеийн бүх электронууд гэрлийн дээр унах ижил давтамжтай албадан хэлбэлзлийн орж ирэх ёстой. Энэ нь бараг л боломжгүй юм хязгааргүй кинетик энерги бий болно. Үүнээс гадна, бусад шаардлагатай хэмжээний хуримтлал электрон эрчим хүч хэвээр байх болно төлөө оптик нөлөө, практикт Хэрэв байхгүй өчүүхэн саатал байхад минутын хэдэн арван чаддаг байх нь чухал юм. Цаашид төөрөгдөл мөн photoelectrons эрчим хүчний гэрлийн хүч хамааралтай биш гэдгийг үнэндээ үүссэн. Түүнээс гадна, оптик нөлөө улаан зах биш бөгөөд гэрлийн электрон кинетик эрчим хүчний давтамж нээсэн байна пропорциональ тооцоолж байсан юм. Хуучин онол физик үзэгдлийн нүдэнд тод харагдах тайлбарлаж чадахгүй, шинэ хараахан бүрэн гарч ажиллаж байна.

Rationalism Alberta Eynshteyna

Зөвхөн 1905 онд аугаа физикч Альберт Эйнштейн практикт харуулсан бөгөөд онолын хувьд тодорхойлогдсон гэж юу - гэрэл үнэн мөн чанар. Харин квант долгионы шинж чанар, фотон нь угаасаа тэнцүү хэсэгт хоёр эсрэг нээлттэй өөр хоорондоо таамаглал. зураг сансарт фотоны нарийн байршил, өөрөөр хэлбэл, discreteness зөвхөн зарчмыг дутагдаж дуусгахын тулд. энергитэй бүр - шингээсэн эсвэл бүхэлд нь ялгарч болно нэг ширхэгийн. Электрон дотоод энергитэй бөөмсийн шингээгдсэн энергийн утга дээр түүний цэнэг нэмэгддэг "залгиж". Цаашилбал, дотор photocathode электрон түүний гадаргуу, эрчим хүч, гаралт нь кинетик энерги болгон хувиргаж байгаа нь "хоёр тунг" хадгалахын сацуу хөдөлгөдөг. Энэ нь энгийн байдлаар, болон оптик нөлөө нь ямар ч хойшлуулсан урвал явагдаж байна. электроны дуусах үед бүр ч илүү энерги цацруулсан, биеийн гадаргуу дээр унаж квант өөрөө гаргадаг. үйлдвэрлэсэн фотоны их тоо - илүү хүчтэй цацраг тус тус болон гэрлийн долгионы хэлбэлзэл ургадаг.

энгийн төхөөрөмжүүд, оптик нөлөө зарчим дээр үндэслэсэн байдаг

ХХ зууны эхэн үед Германы эрдэмтдийн хийсэн нээлт дараа програм нь төрөл бүрийн төхөөрөмжүүдийг үйлдвэрлэх гэрлийн квант шинж чанар болгон авдаг. Бүтээл, түүний үйл ажиллагаа нь оптик нөлөө юм, нарны эс гэж нэрлэдэг, хамгийн энгийн төлөөлөгч - вакуум. Дунд түүний сул тал нь сул урсгал дамжуулах, урт долгионы цацрагийн бага мэдрэг гэж нэрлэдэг болох нь хувьсах гүйдлийн хэлхээнд ашиглаж чадахгүй байгаа учраас юм. вакуум төхөөрөмж өргөн фотометрийн хэрэглэж байна, тэд тод, хөнгөн чанарын хүч чадлыг хэмждэг. Тэрээр мөн fototelefonah болон аудио тоглуулах явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

явуулах чиг үүрэг бүхий Нарны зайн эс

Энэ нь төхөөрөмжүүдийн гэрлийн квант шинж чанар дээр үндэслэсэн байдаг нь нэлээд өөр төрөл байсан. Тэдний зорилго нь - зөөгч нягтрал өөрчлөх. Энэ үзэгдэл нь заримдаа дотоод оптик нөлөө гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь үйл ажиллагаа photoconductors үндэс суурь юм. Эдгээр нь хагас дамжуулагч нь бидний өдөр тутмын амьдралд маш чухал үүрэг гүйцэтгэж байна. Анх удаа тэд чимэг машин ашиглаж эхэлсэн байна. Дараа нь тэд электроник, зай, үйл ажиллагааг хангана. ХХ-р зууны дунд үед сансрын хөлөг бүтээх зэрэг нарны эсийг хэрэглэнэ эхлэв. Өнөөг хүртэл улмаас дотоод оптик нөлөө метронд, зөөврийн тооны, нарны зай хураагуур нь turnstiles үйл ажиллагаа явуулдаг.

фотохимийн урвал

Хөнгөн, шинж чанар нь хорьдугаар зуунд зөвхөн хэсэгчлэн боломжтой шинжлэх ухаан байсан, үнэн хэрэгтээ энэ нь химийн болон биологийн үйл явцыг нөлөөлдөг. урсгалын нөлөөгөөр квант молекул диссоциацийн үйл явц, атом нь тэдний нэгдэж эхэлнэ. шинжлэх ухаан, энэ нь фотохимийн гэж нэрлэдэг, түүний илрэлийн нэг шинж чанар нь фотосинтез юм. Энэ нь Extracellular орон зай, тэгснээр ургамлын ногоон болж болгон эсээс үйлдвэрлэсэн зарим бодисын ялгаруулалтыг гэрлийн долгион нь үйл явц болж байна.

Гэрэл гэгээ, хүний хараа квант шинж нөлөөлдөг. торлог бүрхэвч дээр авах нь фотонуудыг уураг молекулын задрал үйл явцыг идэвхжүүлэх. Энэ мэдээлэл нь тархины нейрон тээвэрлэж байгаа бөгөөд эмчилгээний дараа, бид бүх гэрлийг харж болно. Nightfall уураг молекул сэргээгдсэн бөгөөд хараа шинэ нөхцөлд байрлаж байна.

үр дүн

Бид энэ дугаар нь ихэвчлэн гэрлийн квант шинж чанар оптик нөлөө хэмээх үзэгдлийн-д харуулав юм явцад олж мэдсэн. энергитэй бүр хураамж, шимтгэл, масс байдаг ба электроны тулгарсан үед Хэрэв руу унасан байна. Квантын болон электрон нэг нь болж, тэдний хосолсон эрчим хүчний кинетик энерги, нарийн чанд ярих, оптик нөлөө хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай хөрвүүлж байна. ийн үйлдвэрлэсэн давалгаа савладаг фотонуудыг энергийг нэмэгдүүлж болно, харин зөвхөн тодорхой арга хэмжээ юм.

Өнөөдөр Оптик нөлөө тоног төхөөрөмж ихэнх төрлийн нэг чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. түүний үндсэн дээр барилгын орон зай хөлөг онгоц, хиймэл дагуул, нарны эсүүд нь туслах эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглаж байна хөгжүүлэх. Үүнээс гадна, гэрлийн долгион нь дэлхий дээр, химийн болон биологийн үйл явц нь маш их нөлөө үзүүлдэг. ургамал ногоон байдаг жирийн нарны гэрэл зардал, дэлхийн уур амьсгал, хөх бүрэн палитр будсан байна, энэ бол бид дэлхийг харж байна.