Fotoni - kvantna fizika ( referat )

[Mr.Daky]

Fotoni - kvantna fizika

( referat )

​

-elektromagnetno zračenje u nekim fizičkim procesima pokazuje valna svojstva(ogib i
inteferencija), a u nekim čestična (elektromag. zrač. se ponaša kao da je roj sićušnih zrnaca
elektromag. Energije – fotoni) ; valno-čestićna priroda – kvantno ponašanje

FOTOELEKTRIČNI UČINAK-pojava da elektroni izlijeću s površine metala izloženoga
elektromagnetnom zračenju ; takve elektrone nazivamo

fotoelektronima
-pojava fotoelekt ućinka na određenoj vrsti metala ovisi o frekfenciji elektromag zrač ; za
svaki metal postoji neka granična frekfencija elektromag zrač – ako je frekf elmag zrač veća
od te vrijednosti javlja se fotoelekt učinak, a ako je manja tada ga nema
-kristalna ionska rešetka sprječava bijeg elektrona iz metala ; izlaz elektrona iz metala
sprečava privlačna električna sila koja djeluje između tog elektrona i sloja obližnjih pozit.
iona na površini metala- vuče elektr. natrag u unutrašnjost metala
-slobodni elektroni mogu izaći iz metala samo ako dobiju kinetičku energ. veću od energ
vezanja, pritom elekt obavi rad(izlazni rad) jednak energ vezanja u tom metalu

izlazni rad-najamnja energija koju elektron mora imati da bi napustio unutrašnjost metala;
karakteristika je određenog metala i različit je za različite metale
- 1eV - ona energija koju stekne elektron ubrzan naponom od jednog volta ( 1.6 [SUB]*[/SUB] 10 [SUP]-19 [/SUP]) [J]
-A. Einstein-objašnjava fotoel. efekt uvodeći novi pojam fotona ili čestice svjetlosti
-postavio teoriju da pri fotoelekt učinku elektromag zračenje koje pada na metal djeluje tako
kao da se sastoji od roja malih nedjeljivih zrnaca elektrom energ(kvanti elmag zr ili fotoni)

Foton u sudaru sa elektronom predaje elektronu svu svoju energiju koju elektron djelomice
troši na svladavanje izlaznog rada, a ostatak nosi u obliku kinetičke energije
-energija fotona proporcijalna je frekfenciji elektromag zračenja,a koeficijent proporcionaln je
Planckova konstanta
-crno tijelo-ono tijelo koje absorbira svo zračenje koje na njega padne

Wienov zakon -uspostavlja vezu između apsolutne temperature crnog tijela i valjne duljine
na kojoj je snaga zračenja maksimalna ; -umnožak apsolutne temperature crnog tijela i valne
duljine na kojoj je snaga zračena maksimalna je konstanta

Stefan-Boltzmannov zakon-snaga zračenja apsolutnog crnog tijela razmjerna je površini i
četvrtoj potenciji apsolutne temperature

Kirchoffov zakon-omjer izlazne snage zračenja i koeficjenta absorpcije tog tijela konstantan
je za sva tijela u termodinamičkoj ravnoteži (vrijedi za bilo koju temperaturu tijela i za bilo
koju valnu duljinu EMZ) ; -termodinamička ravnoteža - tijelo će uspostaviti zajedničku
temperaturu izmjenom energije putem elektromag zračenja ; svako tijelo je i abmitor i
absorber (dobar apsorber je i dobar emiter)
-C.Huygens-svjetlost ima valnu prirodu(interferencija,difrakcija,polarizacija)
I. Newton-korpuskularna priroda svjetlosti-svjetlost je roj čestica
-na temelju radova Wiena,Boltzmana,Štefana,Plancka=>A.Einstein-svjetlost je dualne prirode
-EM valovi(zračenje)međudjeluju s česticama tvari kao roj čestica,a prostorom se šire kao
valovi ; na temelju toga što se snop elektrona ogiba na rubu zapreke zaključujemo da elekt u
gibanju pokazuju valna svojstva, to se iskazuje tako da se svakoj slobodnoj čestici u gibanju
pridruži odgovarajuči val koji se zove de Broglijev val
-Louis De Broglie-valan duljina λ pridružena elektronu obrnuto je proporcionalna količini
gibanja p, a koeficijent proporcionalnosti je Planckova konstanta h
-de Brogliejeva relacija vrijedi i za snopove svih čestica na razini atoma (protona, neutrona,
atoma, pa i za snopove molekula)

Kvantna fizika-bavi se prirodom na maloj skali dimenzija (molekule, atomi)
-promatrati česticu znači primati svjetlost koja se od čestice odbila
-između em zrač i čestica tvari postoje i bitne razlike (foton-nikad ne miruje(giba se brzinom
svjetlosti), mogu se stvarati i poništavati(u fizik proces ukupni broj fotona nije očuvan ;
čestica-može se gibati različitim brzinama(manjim od brzine svjetl) pa i mirovati, temeljne
čestice tvari ostaju očuvane (u fizikal proces ukupan broj čestic je očuvan))
-kad je valna duljina pridružena čestici mnogo veća od sam čestice-valno ponašanja (ogib i
inteferencija) ; i za makroskopska tijela vrijedi de Broglijeva relacija no ta tijela imaju
izvanredno male valne duljine tako da je njihovo valno ponašanje nezamjetljivo
-putanju makroskopskih tijela određujemo tako da predmet fotografiramo u kratkim vrem
razmacima (moramo to tijelo osvijetliti)
-u kvantnoj fizici čestice se ne gibaju po nekim određenim putanjama
-ne možemo odrediti putanju čestica na razini atoma – da bi odredili njegovu putanju trebalo
bi ga fotografirati i osvjetljavati,no valna duljina svjetlosti puno je veća od promjera elektrona
(ne možemo razaznati objekt),zato bi smo trebali upotrebljavati gama-zračenje(ima milijardu
puta manju valnu duljinu nego svjetlost) – no fotoni gama-zračenja imaju vrlo veliku energiju
pa bi takav foton pri naletu na elektron promijenio njegovo gibanje
-promatranjem objekta malih dimenzija drastično utječe na stanje gibanja tog objekta tako da
o putanji u klasičnom smislu ne možemo govoriti(putanja kao pojam nema smisla u kvantnojf
-u opisivanju gibanja u kvantnoj fiizici čestici se pridružuju de Brogliejevi valovi
-de Brogliejeve valove opisujemo pomoću matematičke funkcije -valna funkcija-označuje se
grčkim slovom psi - nije moguće neposredno mjeriti valnu funk , ono što se može mjeriti jest
kvadrat apsolutne vrijednosti valne funkcije - znači vjerojatnost nalaženja čestice u
određenom položaju u prostoru
-Max Born – interpretacija ili značenje valne funkcije psi -gustoća vjerojatnosti da se
elektron nađe u određenoj točki prostora u nekom trenutku vremena
-elektron se unutar vodikova atoma giba tako da se može nalaziti u bilo kojoj točki atoma(ne
giba se po nekoj određenoj putanji); kaže se da skup vjerojatnosti P elektrona u svim točkama
u atomu predočuje elektronski «kvantni oblak», gibanje elektrona u nekom stanju atoma
opisujemo pomoću kvantnog oblaka veća je vjerojatnost da se elektron nađe na onim
mjestima u atomu na kojima je veća gustoća elektron kvantnog oblaka (gdje je gustoća elekt
kvan oblaka manja , manja je i vjerojatnost da se tamo nađe elektron)

​