Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

»нтерпретаци€ фотоэффекта — ћатематика

ѕосмотреть видео по теме –еферата

‘илипп  анарЄв

Ќаиболее приемлема€ интерпретаци€ экспериментальных зависимостей фотоэффекта была предложена ј. Ёйнштейном в 1905 году, за что он получил Ќобелевскую премию [1], [2], [3]. ќн сделал это в отсутствии закона формировани€ спектров атомов и ионов. “еперь этот закон открыт, и мы можем проверить правильность его интерпретации и возможность более глубокого понимани€ фотоэффекта [4], [5], [6], [7].

ћатематическа€ модель, предложенна€ ј. Ёйнштейном дл€ интерпретации экспериментальных зависимостей фотоэффекта, имеет вид [3]:

Ek = hν Ц W,

(1)

где Ek Ц кинетическа€ энерги€ фотоэлектрона, испускаемого фотокатодом; hν Ц энерги€ фотона, но какого именно, в работах [1], [2], [3] не по€сн€етс€; W Ц работа выхода фотоэлектрона представл€ет собой константу, не завис€щую от частоты [1], [2], [3].

Ёкспериментальные зависимости фотоэффекта представлены на рис. 1 [2].

–ис. 1. «ависимость фототока от интенсивности света: а) при посто€нной его частоте; б) при разной частоте

‘ототок возникает в цепи: фотокатод Ц коллектор. ≈сли фотокатод облучать монохроматическим светом (рис. 1а), то величина потенциала ЦV, задерживающего фотоэлектроны, выход€щие из фотокатода, не зависит от интенсивности света. ѕри этом увеличение интенсивности света увеличивает фототок и не измен€ет величину задерживающего потенциала, а значит и кинетическую энергию фотоэлектронов. ѕри увеличении частоты света, падающего на фотокатод, величина отрицательного потенциала V, задерживающего фотоэлектроны, увеличиваетс€ (рис. 1б).

ѕоскольку величина задерживающего отрицательного потенциала V определ€етс€ кинетической энергией Ek электронов, излучаемых фотокатодом под действием светового облучени€, то из зависимости, показанной на рис. 1б, следует, что при увеличении частоты фотонов, облучающих фотокатод, кинетическа€ энерги€ Ek испускаемых им фотоэлектронов увеличиваетс€.

ѕопытаемс€ найти св€зь уравнени€ (1) ј. Ёйнштейна с математической моделью закона формировани€ спектров атомов и ионов (2). Ќами уже показано, что математическа€ модель, описывающа€ спектры многоэлектронных атомов и ионов, имеет вид [4], [10], [12]:

Eph = Ei Ц E1/n2,

(2)

где Eph Ц энерги€ фотона, поглощаемого или излучаемого электроном; Ei Ц энерги€ ионизации электрона; E1 Ц энерги€ св€зи электрона с €дром атома, соответствующа€ его первому энергетическому уровню; n = 2, 3, 4 Ц главное квантовое число.

—оотношение (2) следует из экспериментальной спектроскопии, поэтому оно €вл€етс€ математической моделью закона формировани€ спектров атомов и ионов. Ёйнштейновское уравнение (1) также описывает аналогичный процесс поглощени€ фотонов электронами. Ёто дает нам основание предположить идентичность уравнений (1) и (2) и однозначность их интерпретации. ƒействительно, из приведенных уравнений следует

Ek = Eph.

(3)

Ёто значит, что если электрон тер€ет св€зь с €дром атома, то его кинетическа€ энерги€ Ek оказываетс€ равной энергии Eph поглощенного фотона. ƒалее

hν = Ei.

(4)

»з этого €вно следует, что величина энергии hν в уравнении (1) €вл€етс€ энергией ионизации Ei электрона, излучаемого материалом фотокатода. »з уравнений (1) и (2) также следует

W = E1/n2 = Eb.

(5)

Ќовое про€снение: работа выхода фотоэлектрона W равна энергии св€зи электрона E1/n2 в момент пребывани€ его на определенном энергетическом уровне в атоме или молекуле.

Ёкспериментальные исследовани€ фотоэффекта обычно провод€т с фотокатодами из щелочных металлов [1]. Ќапример, известно что, работа выхода фотоэлектрона с литиевого фотокатода равна W = 2,4 э¬ [1]. Ёнерги€ ионизации этого электрона равна Ei = 5,392 э¬, а энерги€ св€зи его с €дром, соответствующа€ первому энергетическому уровню, Ц E1 = 14,05 э¬ [4]. ”читыва€ это, и использу€ математическую модель закона формировани€ спектров атомов и ионов (2), получим теоретический спектр этого электрона Eph (теор.), который полностью совпадает с экспериментальным Eph (эксп.) спектром (табл. 1). ѕри этом формула (5) позвол€ет рассчитать энергии Eb св€зи этого электрона с €дром атома (по Ёйнштейну работу выхода), соответствующие всем (n) энергетическим уровн€м этого электрона [4].

“аблица 1

—пектр первого электрона атома лити€, э¬

«начени€ n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6

Eph (эксп.)

Ц 3,83 4,52 4,84 5,01

Eph (теор.)

1,88 3,83 4,51 4,83 5,00

Eb (теор.)

3,51 1,56 0,88 0,56 0,39

»звестно, что одноименные атомы соедин€ютс€ в молекулы ковалентной св€зью и энергии св€зи между валентными электронами, соответствуют дробным квантовым числам n [4]. Ёто даЄт нам возможность определить, что €вл€етс€ источником излучени€ фотоэлектронов: атомы или молекулы материала фотокатода. ѕодставл€€ в формулу (5) W = 2,4 э¬ и E1 = 14,05 э¬, найдем n = 2,4. ѕоскольку величина n оказалась дробным числом, то это значит, что источником фотоэлектронов €вл€ютс€ не атомы, а молекулы лити€ (табл. 1).

ƒл€ фотоэлектрона натриевого фотокатода имеем: Ei = 5,139 э¬, E1 = 13,086 э¬ и W = 2,1 э¬ [1], [4]. »спользу€ математическую модель закона формировани€ спектров атомов и ионов (2), получим спектр фотоэлектрона натри€ (табл. 2) [4].

“аблица 2

—пектр 1-го электрона атома натри€, э¬

«начени€ n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6

Eph (эксп.)

Ц 3,68 4,31 4,62 4,78

Eph (теор.)

Ц 3,68 4,32 4,62 4,77

Eb (теор.)

3,27 1,45 0,82 0,52 0,36

¬еличина n, определенна€ с помощью формулы (5), оказываетс€ равной n = 2,5. »з этого также следует, что источником фотоэлектронов натриевого фотокатода €вл€ютс€ не атомы, а молекулы натри€.

ћатематическа€ модель закона формировани€ спектров атомов и ионов (2) показывает, что в ней нет орбитальной составл€ющей энергии электрона. »з этого следует, что электрон не имеет орбитального движени€ в атоме. ћолекулы образуютс€ путем соединени€ разноименных магнитных полюсов их валентных электронов, которые св€заны с протонами €дер также магнитными полюсами [4], [8].

јнализ закона (2) формировани€ спектров атомов и ионов, и результаты расчета спектров (табл. 1 и 2) показывают, что энерги€ св€зи Eb электрона с €дром атома, а значит и энерги€ св€зи валентных электронов двух атомов друг с другом мен€етс€ ступенчато (5). »з этого следует, что кинетическа€ энерги€ фотоэлектронов Eb = Eph и величина задерживающего потенциала ЦV (рис. 1б) должны мен€тьс€ также ступенчато. ‘отоэлектроны могут поглощать лишь те фотоны, которые соответствуют энерги€м их св€зи в молекулах данного вещества. „ем больше энерги€ св€зи между электронами в молекулах, тем больша€ энерги€ фотонов требуетс€ дл€ разрыва этой св€зи, и тем большую кинетическую энергию приобретут освобождающиес€ фотоэлектроны, и тем больший потенциал потребуетс€ дл€ их задержани€ на пути к коллектору. ќбратим внимание на то, что приведенна€ логическа€ цепочка €вно следует из математической модели закона формировани€ спектров атомов и ионов (2) и не€вно содержитс€ в уравнении (1) ј. Ёйнштейна.

“ок в цепи существует благодар€ тому, что фотоэлектроны, излученные молекулами материала фотокатода, замещаютс€ свободными электронами. ѕри этом они об€зательно должны излучать фотоны, энерги€ которых равна энергии св€зи электронов в молекулах, но свет, падающий на фотокатод, не позвол€ет нам фиксировать это излучение.

ћатематическое уравнение ј. Ёйнштейна, описывающее экспериментальные закономерности фотоэффекта, имеет более глубокий физический смысл. ѕри правильной интерпретации составл€ющих этого уравнени€, оно становитс€ математической моделью закона формировани€ спектров атомов и ионов, открытого нами в 1993 году и опубликованного в работах [4], [9], [10], [11], [12].

—писок литературы

Ўпольский Ё.¬. јтомна€ физика. Ц ћ.: »зд-во физико-математической литературы, 1963. 575 с.

—проул –. —овременна€ физика. Ц ћ.: Ќаука, 1974. 390 с.

¬ихман Ё.  вантова€ физика. Ц ћ.: Ќаука, 1977. 415 с.

 анарЄв ‘.ћ. Ќачала физхимии микромира. Ц  раснодар, 2002. 320 с. (In Russian and in English).

Kanarev Ph.M. Modeling the Photon and Analyzing Its Electromagnetic and Physical Nature. Journal of Theoretics. Vol. 4...1.

Kanarev Ph.M. Model for the Free Electron. Galilean Electrodynamics. Volumes 13, Special Issues 1. Spring 2002. P. 15...18.

Kanarev Ph.M. Model of the Electron. ЂApeironї V. 7, є3...4, 2000. P. 184...193.

Kanarev Ph.M. Electrons in Atoms. Journal of Theoretics.

 анарЄв ‘.ћ. јнализ фундаментальных проблем современной физики.  раснодар, 1993. 255 с.

Kanarev Ph.M. The Analytical Theory of Spectroscopy. Krasnodar, 1993. 88 p. (In English).

Kanarev Ph.M. On The Way to The Physics of The XXI Century. Krasnodar, 1995. P. 269. (In English).

 анарЄв ‘.ћ. «акон формировани€ спектров атомов и ионов. ћатериалы международной конференции Ђѕроблемы пространства, времени, т€готени€ї. Ц —.-ѕб.: ѕолитехник, 1997. —. 30...37.

‘илипп  анарЄв Ќаиболее приемлема€ интерпретаци€ экспериментальных зависимостей фотоэффекта была предложена ј. Ёйнштейном в 1905 году, за что он получил Ќобелевскую премию [1], [2], [3]. ќн сделал это в отсутствии закона формировани€ спектров а

 

 

 

¬нимание! ѕредставленный –еферат находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалс€, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальный –еферат по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru