Масса и импульс фотона. Единство корпускулярных и волновых свойств света.
Используя соотношения выражения для энергии, массы и импульса фотона
Эти соотношения связывают квантовые (корпускулярные) характеристики фотона — массу, импульс и энергию — с волновой характеристикой света — его частотой.
Свет обладает одновременно волновыми свойствами, которые проявляются в закономерностях его распространения, интерференции, дифракции, поляризации, и корпускулярными, которые проявляются в процессах взаимодействия света с веществом (испускания, поглощения, рассеяния).
Лекция № 14. 2ч.
Давление света. Эффект Комптона.
Если фотоны обладают импульсом, то свет, падающий на тело, должен оказывать на него давление.
Пусть поток монохроматического излучения частоты v падает перпендикулярно поверхности. Если за 1с на 1м2 поверхности тела падает N фотонов, то при коэффициенте отражения р света от поверхности тела отразится pN фотонов, a (i — p')N фотонов — поглотится.
Волновая теория света на основании уравнений Максвелла приходит к такому же выражению. Давление света в волновой теории объясняется тем, что под действием электрического поля Е +. электромагнитной волны электроны в металле будут Fn двигаться в направлении (обозначенном V на рисунке) противоположном Е. Магнитное поле В электромагнитной волны действует на движущиеся электроны с силой Лоренца в направлении (по правилу левой руки) перпендикулярном поверхности
металла. Таким образом, электромагнитная волна оказывает на
поверхность металла давление.
Эффект Комптона.
Корпускулярные свойства света отчетливо проявляются в эффекте Комптона — упругом рассеянии коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и у-излучений) на свободных (или слабосвяэанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны. Это увеличение не зависит от длины волны А падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния в:
где А' — длина волны рассеянного излучения, Яс — комптоновская длина волны. При рассеянии на электроне:
= 2,4310"
Фотон (с энергией £y-hv и импульсом pY=hv/c), столкнувшись с
электроном (энергия покоя WQ = т,сг, те~ масса покоя электрона}, передает ему часть своей энергии и импульса и изменяет направление движение (рассеивается). В процессе этого упругого столкновения выполняются законы
сохранения энергии
Эффект Комптона, излучение черного тела и фотоэффект служат доказательством квантовых (корпускулярных) представлений о свете как о потоке фотонов.
Лекция №15. 2ч.
Строение атомов и ядер.
Достарыңызбен бөлісу: |
