Детская энциклопедия

Меню сайта











Гипотеза Планка

Сюрприз преподнесло решение задачи о распределении энергии в спектре излучения абсолютно черного тела при заданной темпе­ратуре. Задачу эту решали полвека, ею за­нималось целое поколение ученых. Но решить ее так, чтобы результаты измерения энергии на различных участках спектра совпали с фор­мулой, не удавалось.

Различные тела поглощают электромагнит­ные волны по-разному. Физическое тело, погло­тительная способность которого равна единице, т. е. тело, поглощающее все падающие на него лучи, называют абсолютно черным. Примером может служить зачерненная изнутри полость с небольшим отверстием. Сажа и черный бархат очень близки к абсолютно черному телу. Как это ни странно, всем требованиям, предъ­являемым к абсолютно черному телу, отвечает Солнце — его поглотительная способность равна единице.

Ученые долго не могли решить задачу о рас­пределении энергии в спектре излучения абсо­лютно черного тела. По мнению немецкого фи­зика Макса Планка, их неудачи были неизбеж­ны, так как они считали, что электромагнит­ная энергия поглощается и излучается телом непрерывно. Планк же предположил, что атомы тела поглощают и излучают энергию определенными порциями — квантами. Величина кванта поглощенной и излучаемой энергии про­порциональна частоте соответствующей волны:

      ε=hv.

Коэффициент пропорциональности (К) на­зывают постоянной Планка:

      h=6,62•10-34 дж•сек.

Теперь можно было и решить задачу. Фор­мула Планка соответствовала результатам опы­та. Вслед за этим решением возникла кван­товая теория; Эйнштейн дополнил теорию Планка, предположив, что распространение света происходит квантами. Это объяснило закономер­ности фотоэффекта, обнаруженные в опытах Сто­летова.

Рассматривая с квантовой точки зрения по­глощение волны, падающей на поверхность заряженного металла, Эйнштейн выразил закон сохранения энергии в явлении фотоэффекта так:

 

 где




  кинетическая энергия электрона, вы­летающего из металла, А — работа, затрачи­ваемая на его вылет. Если электроны не выле­тают из пластинки, это означает, что квант энер­гии меньше А. Увеличение интенсивности при­водит лишь к увеличению числа квантов, а не энергии в каждом кванте. Согласно квантовой теории на пороге фотоэффекта частота световой волны — это та частота, при которой квант энергии равен работе, затраченной вылетаю­щим электроном:




Если же частота волны больше частоты порога, то кинетическая энергия вылетающего электрона будет равна разности между квантом энергии и работой вылета:



Так возникло представление о новых кванто­вых свойствах электромагнитного поля и, естест­венно, его видимого спектра — света.

Следующим успехом квантовой теории было то, что она объяснила спектры излучения ато­мов. Возьмем, например, спектр водорода. В нем видны линии, отстоящие друг от друга и объ­единенные в группы — серии. Каждая линия указывает на электромагнитную волну опреде­ленной частоты. Значит, атом при излучении волны отдает строго определенную энергию. В этом, собственно, и состоит квантовый характер излучения. Он выражается правилом частот Бора:

hv=E1-E2,

где E1 энергия атома до излучения кванта энергии, E2 — энергия атома после излучения, a        v — частота волны.

Квантовая теория обогатилась, таким обра­зом, новым физическим содержанием. Она от­крыла те возможные значения энергии, которы­ми обладает атом. Не любые значения энергии может иметь атом, а только, как принято гово­рить, квантовые, так как энергия атома изменяется скачком.

Эта особенность побудила искать другие квантовые свойства атомов. Физики обратились к магнитному моменту атома. Опыт был прост. Узкий пучок атомов пропустили через магнитное поле. Пройдя поле, пучок разделился надвое. Магнитные моменты, следовательно, ориентиро­ваны двумя способами и имеют определенную величину, т. е. тоже оказываются квантован­ными .

Таким образом, квантовый характер элект­ромагнитного поля отражает квантовые свой­ства излучающих его источников — атомов и молекул. Видимый свет стало возможным объяс­нить при помощи фотона — частицы, энергия которой равна кванту:

       ε=hv.

Так открылась двойственная природа све­та — волновая и корпускулярная. Каждое свойство объясняет определенный круг явле­ний. Они не исключают друг друга, а допол­няют.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016