WYKŁAD 3

KORPUSKULARNY CHARAKTER

PROMIENIOWANIA

ELEKTROMAGNETYCZNEGO

(efekt fotoelektryczny i efekt

Comptona)

Skopiowane z: Haken, Wolf, Atomy i

kwanty, PWN, Warszawa 2002

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY

Skopiowane z: Haken, Wolf, Atomy i

kwanty, PWN, Warszawa 2002

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY

Skopiowane z: Haken, Wolf, Atomy i

kwanty, PWN, Warszawa 2002

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY, wyniki

Fotoprąd I

Fotoprąd I w

funkcji
w funkcji częstości

natężenia

światła P

Skopiowane z: Haken, Wolf, Atomy i

kwanty, PWN, Warszawa 2002

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY, wyniki

Charakterystyka I(V)

Napięcie

hamujące V

max

dla różnych P

w funkcji częstości

ν

Skopiowane z: Haken, Wolf, Atomy i

kwanty, PWN, Warszawa 2002

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY,

interpretacja

Napięcie hamujące
V

max

w funkcji częstości
ν

A

max

V

e

h

V







A

max

eV

h

eV







A

2

eV

h

2

mv







BILANS

ENERGETYCZN

Y

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY,

interpretacja

niepodzielna porcja energii (foton)
przekazywanej elektronom ośrodka
materialnego przez pole
elektromagnetyczne



h

A. Einstein, Nobel 1905

Czy foton ma pęd? Jeśli tak, to foton

ma dwie cechy przypisywane cząstkom

materialnym, energię i pęd

Jaki byłby pęd fotonu?

Klasycznie, siła „pchająca” elektron

ośrodka w kierunku padającej fali e-m,

poruszany poprzecznie polem E tej fali,

i, wskutek tego, poruszający się z

prędkością v, pochodzi od pola B tej

fali:

qvB

F 

c

1

dt

dW

c

1

v

qE

c

E

qv

dt

dp

F













c

W

p

Całkując po czasie

otrzymamy:

Pęd fotonu powinien zatem być równy:











h

c

h

c

W

p

Pierwszy eksperyment weryfikujący

oba wzory:









h

p

i

h

E

to rozpraszanie nieelastyczne fal e-m,

zwane zjawiskiem Comptona

ZJAWISKO COMPTONA

Spektrometr krystaliczny; pomiar

widma rozproszonego promieniowania

I

roz

(λ)

ZJAWISKO COMPTONA, wyniki

Linia

niezmodyfikowana

, rozpraszanie

elastyczne,

zjawisko

Thomsona

(Rayleigha dla

światła

widzialnego)

Linia

zmodyfikowana,

rozpraszanie

nieelastyczne,

zjawisko

Comptona

















cos

1

C

TRÓJKĄT MNEMOTECHNICZNY

2

2

0

c

v

1

m

m





Równanie na masę

relatywistyczną:

4

2

0

2

2

2

4

2

c

m

c

v

m

c

m





 

 





2

2

0

2

2

2

c

m

pc

mc





2

0

2

k

c

m

mc

E





 

2

0

2

2

E

pc

E





TRÓJKĄT MNEMOTECHNICZNY

Dla fotonu:

pc

E

 

 

2

4

2

0

2

2

pc

c

m

pc

E





















h

T

c

h

c

h

c

E

p







hc

pc

E

Zjawisko Comptona,

wyprowadzenie wzoru

















h

c

h

p

i

hc

h

E

Zasada zachowania pędu, foton i

elektron:

2

1

0

2

1

2

2

0

2

p

cos

h

h

2

h

h

















Trójkąt mnemotechniczny dla

elektronu





2

2

0

2

1

2

0

1

0

2

1

0

0

2

2

0

4

2

0

2

2

2

c

m

h

h

1

h

2

1

1

hc

m

2

c

m

c

m

E

c

1

p



































































































1

0

0

1

0

2

1

1

hc

m

2

cos

1

1

h

2

































cos

1

cos

1

c

m

h

C

0

0

0

1

c

m

h

0

C





komptonowska
długość fali

nm

002426

.

0

C





















cos

1

C