Слайд 1 - МБОУ гимназия №82

Давление света
Гимназия №82 г Краснодар Чепурко В.А.
Давление света
Цель : рассмотреть давление света как
экспериментальное доказательство , что фотоны
обладают импульсом
Повторение
В чем состоит различие между внешним и внутренним
фотоэффектом?
От чего зависит чувствительность фотоэлемента к
падающему на него свету?
При какой длине волны излучения масса фотона равна
массе покоя электрона
Тест

№1 Фотоэффект – это

1. свечение металлов при пропускании по ним тока

2. нагрев вещества при его освещении

3. синтез глюкозы в растениях под действием солнечного света

4. выбивание электронов с поверхности металла при освещении его светом


№2. Из перечисленных ниже факторов выберите те, от которых зависит кинетическая
энергия электронов, вылетевших с поверхности металлической пластины при ее
освещении светом лампы.

А. Интенсивность падающего света.

Б. Частота падающего света.

В. Работа выхода электрона из металла.

1) Только А;

2) Только Б;

3) Б и В;

4) А, Б, В.

№3. Энергия фотона, поглощенного при фотоэффекте, равна Е. Кинетическая энергия
электрона, вылетевшего с поверхности металла под действием этого фотона,

Больше Е;

Меньше Е;

Равна Е;

Может быть больше или меньше Е при разных условиях.


№4. Чему равен импульс, переданный фотоном веществу, при его отражении в случае
угла падения и при его поглощении?

1) в обоих случаяхh/λ

2) в первом случае 2h /λ , во втором h /λ

3) в первом случае h /λ , во втором 2h /λ

4) в обоих случаях 2 h /λ


№5. Чему равен импульс фотона с частотой ν?

1) h∙ν∙c2

2) h∙ ν∙ c

3) h∙ ν

4) h∙ ν/ c

Давление света с точки зрения
волновой теории
• В 1873 г. Дж. Максвелл,
исходя из представлений
об электромагнитной
природе света, пришел к
выводу:
свет должен
оказывать давление на
препятствие
(благодаря
Лоренца).
действию
силы
• на рисунке υ -
направление
скорости электронов
под действием
электрической
составляющей
электромагнитной
волны).
Давление света с точки зрения
квантовой теории
Квантовая теория света объясняет световое давление как результат
передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам
вещества.
• Пусть на поверхность абсолютно черного тела площадью
S перпендикулярно к ней ежесекундно падает N фотонов
• Каждый
фотон обладает импульсом
N
N
t
h
c
• Полный импульс, получаемый поверхностью h
N
тела, равен
c
F p

t h

N

S S
Sc
• Световое давление: p 
Лебедев Петр Николаевич
(24.II.1866–1.III.1912)
•
•
•
•
•
В 1887–91 работал в Страсбурге и Берлине в лабораториях А. Кундта, Ф.
Кольрауша и Г. Гельмгольца. В 1891, возвратившись на родину, начал
преподавать в Московском университете (профессор с 1900), где
организовал лабораторию. В 1911 вышел в отставку (в знак протеста
против реакционных действий министерства народного просвещения Л.
А. Кассо) и на частные средства создал физическую лабораторию в
университете Шанявского.
Исследуя действие волн на резонаторы, Лебедев впервые установил
общие для волн различной природы (звуковых, гидравлических,
электромагнитных) закономерности. Он показал, что при резонансе для
всех видов волн наблюдается максимум отталкивание резонаторов.
Стремясь экспериментально подтвердить электромагнитную природу
света, в 1895 создал тончайшую установку, с помощью которой впервые
получил миллиметровые электромагнитные волны, а затем установил их
отражение, двойное лучепреломление, интерференцию и др. явления,
присущие световым волнам.
В 1901 впервые обнаружил и измерил давление света на твердое тело,
подтвердив количественно теорию Максвелла. В 1909 Лебедеву удалось
решить труднейшую экспериментальную задачу – установить и измерить
давление света на газы. Исследовал также роль вращения Земли в
возникновении земного магнетизма.
Лебедев создал первую в России физическую школу, его именем назван
Физический институт АН СССР.
Идея опыта

Свет дуговой лампы , проходя через систему линз и
воду (поглощение инфракрасной части излучения ) ,
фокусировался на крыльчатке. Поворот крыльчатки
под действием света и позволил измерить давление.
Количественно результат совпал с выводами
Максвелла.
Трудности
1.Невозможно выкачать из сосуда весь
воздух.
2.На закручивание влияет неодинаковый
нагрев крылышек.
3.Отражение молекул от более нагретой
стороны, передают крылышку больший
импульс , чем молекулы , отражающиеся от
менее нагретой стороны .
Опыты Лебедева
• Это давление оказалось ~4.10-6 Па.
• Предсказание Дж. Максвеллом
существования светового давления
было экспериментально подтверждено
П. Н. Лебедевым, который в 1900 г.
измерил давление света на твердые
тела, используя чувствительные
крутильные весы. Теория и
эксперимент совпали.
• Опыты П. Н. Лебедева —
экспериментальное доказательство
факта: фотоны обладают импульсом
Значение опытов


Совпадение теоретических и экспериментальных
результатов доказало идею о волновой и квантовой
природе света.
Проявление светового давления во Вселенной:
громадное световое давление внутри звезд
ограничивает их размеры
Закрепление изученного материала
1.Давление света на черную поверхность в два раза
меньше, чем на белую. Почему?
2.Свет оказывает на поверхность тем большее
давление, чем полнее она его отражает . Как это
объяснить?
3.Почему хвосты большинства комет направлены в
сторону, противоположную Солнцу?
1619 ГОДУ НЕМЕЦКИЙ УЧЕНЫЙ И. КЕПЛЕР
ЗАМЕТИЛ, ЧТО ХВОСТ КОМЕТ ВСЕГДА
НАПРАВЛЕН ОТ СОЛНЦА. ОН ВЫСКАЗАЛ
ГИПОТЕЗУ О МЕХАНИЧЕСКОМ ДАВЛЕНИИ
СВЕТА. По мере приближения кометы к Солнцу ядро
нагревается, и его вещества начинают испаряться. Вокруг
ядра образуется газовая оболочка, а затем появляется
длинный хвост.
Хвост кометы может вытягиваться на миллионы
километров! Он всегда направлен в сторону от Солнца и
состоит из газов и мелкой пыли. Силы, отталкивающие
кометный хвост от Солнца- это световое давление . Когда
комета удаляется от Солнца, её хвост и газовая оболочка
постепенно исчезают.
Со временем под действием солнечного тепла многие
кометы полностью разрушаются. Их частички рассеиваются
в космическом пространстве.
ЗАДАЧИ
1.Излучение с энергией 15 Дж освещает площадку в 2
см квадратных в течение 1 мин.Определить давление
, производимое излучением на поверхность в случае,
когда площадка полностью поглощает лучи.
2. На каждый квадратный сантиметр абсолютно чёрного
тела ежесекундно падает 2,8 · 10-7 квантов излучения
с длиной волны 400 нм .Какое давление создаёт это
излучение?
3.Чему равна энергия фотона с частотой d ?
4. Какова максимальная скорость электронов,
выбиваемых из металлической пластины светом с
длиной волны λ = 3 · 10-7 м, если красная граница
фотоэффекта λкр = 540 нм?
задача взята из заданий ЕГЭ, часть С6

Монохроматический пучок параллельных лучей
создается источником , который за время Δt =8 ∙10-4 с
излучает N=5∙1014 фотонов. Фотоны падают по
нормали на площадку S= 0,7 см2, и создают давление
P=1,5∙10-5 Па. При этом 40% фотонов отражается, а
60% поглощается. Определите длину волны
излучения.
Подведение итогов урока
Домашнее задание : п.92 упр.12 зад 4,5,6.