ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Уравнение Гельмгольца для волн де ЪроЙля. Уравнение Шредингера Задачи из "Атомная физика " Селективный фотоэффект. Рассмотренные явления обусловливают корпускулярные свойства электромагнитных волн. Однако при определенных условиях в фотоэффекте, называемом селективным, проявляется наличие волновых свойств фотонов (см. 4). [c.24] Частота рассеянного излучения равна частоте падающего на аюм излучения. [c.24] Такое рассеяние теоретически исследовано Дж. Дж. Томсоном (1900) и получило название томсоновского. [c.24] Эта площадь называется поперечным сечением томсоновского рассеяния на свободном электроне. Видно, что оно не зависит от длины падающей на электрон волны. [c.25] Длина волны рентгеновского излучения порядка размеров атомов, а их частота много больще собственных частот колебаний электронов в атомах. Поэтому рассеяние рентгеновского излучения на атомах сводится к рассеянию на отдельных электронах атомов, а поперечное сечение рассеяния на атоме является просто суммой поперечных сечений (2.5) рассеяния на электронах, входящих в атом (Стз = aZ, где Z-порядковый номер элемента), и не зависит от длины волны рентгеновского излучения. Это позволило в свое время определить число электронов в атоме. [c.25] Рассеяние рентгеновских лучей на атоме (томсоновское) отличается от рассеяния видимого света (рэлеевско-го), которое зависит от частоты излучения. [c.25] Эффект Комптона состоит в изменении частоты излучения при его рассеянии на свободных электронах. Рассеяние излучения на свободных злектронах по своему физическому содержанию сводится к столкновению фотонов с электронами. Эффект Комптона является экспериментальным доказательством наличия у фотона импульса. [c.26] Изложите принципиальную схему наблюдения индивидуальных актов столкновения фотонов с злектронами. [c.26] Рассеяние света с корпускулярной точки зрения. Если считать, что свет состоит из фотонов, каждый из которых несет энергию и импульс Ик, то картина рассеяния света электронами сводится к столкновению между фотонами и электронами. Свободный электрон не может поглотить или испустить фотон, потому что при этом не могут быть одновременно соблюдены законы сохранения энергии и импульса. [c.26] Этот эффект можно экспериментально измерить лишь для достаточно коротких длин волн, лежащих примерно в рентгеновском диапазоне. Кванты рентгеновского излучения обладают очень большими энергиями и импульсами по сравнению с энергиями и импульсами фотонов видимого света. В результате столкновения с квантами рентгеновского излучения электрон приобретает очень большие импульсы и при математическом расчете необходимо пользоваться релятивистскими формулами зависимости массы от скорости. [c.27] ВОЛН и их количественном описании с помощью формул (1.2) и (1.7). [c.28] В своих экспериментах Комптон обнаружил также, что некоторая часть рассеяния происходит без изменения длины волны (см. рис. 10). Это объясняется тем, что большинство фотонов рассеивается в результате столкновенчя с внешними электронами атомов, которые связаны очень слабо с атомом и ведут себя при столкновении как свободные электроны. Для них справедлива формула (2.11). Однако некоторая часть фотонов проникает в глубь атомов и сталкивается с внутренними электронами, которые очень сильно связаны с атомом, что эквивалентно столкновению фотона не со свободным электроном, а с атомом. Формула (2.11) остается справедливой и для этого случая, но под Wg надо понимать не массу электрона, а массу атома, которая в тысячи раз больше массы электрона. Следовательно, изменение длины волны при столкновении в тысячи раз меньше, т. е. его прак ически нет. Этим объясняется присутствие в рассеянном излучении несмещенной компоненты. [c.28] Анализируются эксперименты, свидетельствующие о независимости друг от друга поведения отдельных фотонов в световом потоке. [c.29] Флуктуации интенсивности светового потока. Поскольку в световом потоке энергия распределена не равномерно в пространстве, а переносится отдельными фотонами, она и по времени должна восприниматься дискретными порциями. Однако концентрация фотонов при обычных условиях столь велика, что световой поток воспринимается как непрерывный поток энергии. Как и во всякой другой статистической системе, флуктуации макроскопических величин уменьшаются при убывании числа частиц системы. [c.29] Изучение этих флуктуаций не только демонстрирует существование фотонов, но и позволяет исследовать их статистические свойства. Такие опыты были проведены С. И. Вавиловым (1891-1951). [c.29] Опыты Вавилова. Флуктуации интенсивности светового потока в опытах Вавилова регистрировались непосредственно человеческим глазом, обладающим чрезвычайно большой чувствительностью. Поэтому необходимо сделать несколько замечаний о возникновении зрительного ощущения. Оно возникает при попадании света на сетчатую оболочку глаза. В сетчатке глаза имеются воспринимающие элементы двух типов колбочки и палочки. Колбочки в основном сосредоточены в областях сетчатой оболочки вблизи оптической оси глаза и обеспечивают цветовое зрение. Палочки же сосредоточены главным образом в периферических областях сетчатой оболочки глаза, дальше от оптической оси, и обеспечивают серое периферическое или сумеречное зрение, которое не различает цветов. Однако чувствительность палочек во много раз больше, чем чувствительность колбочек. [c.29] Свет от источника И в опытах Вавилова (рис. 13) проходит через отверстие в диске D и попадает в фильтр Ф, который пропускает лишь волны с определенной длиной волны (в опытах использовался зеленый свет). Затем, пройдя через коллиматор К, свет попадает в глаз. Кроме того, на пути света поставлен фильтр, не изображенный на схеме, с помощью которого можно непрерывно изменять интенсивность света. Глаз фокусируется на источник В слабого света. Благодаря этому луч света, проходящий через отверстие диска, попадает на периферический участок сетчатой оболочки глаза. Диск D с помощью двигателя вращается с частотой 1 об/с. Форма и площадь отверстия в диске таковы, что свет может проходить в него в течение Vio времени оборота диска, а в течение 0,9 времени оборота свет в глаз не попадает и глаз отдыхает. Таким образом, при вращении диска создается последовательность вспышек длительностью 0,1 с с интервалами 0,9 с между вспышками. [c.30] В момент возникновения зрительного ощущения вспышки наблюдатель нажатием ключа делает отметку на движущейся ленте хронографа. На той же ленте отмечаются периоды времени прохождения отверстия диска перед глазом наблюдателя. Сопоставляя отметки вспышек на ленте, сделанные наблюдателем, с отметками периодов прохождения отверстия перед глазом наблюдателя, можно определить, возникает или нет зрительное ощущение вспышки. [c.30] Это означает, что понятие поляризации относится к отдельному фотону, а процесс поляризации состоит в том, что некоторый фотон в луче S, пройдя призму Волластона, движется дальше либо в луче S, либо в луче S , приобретая соответствующую поляризацию. [c.32] Вернуться к основной статье