«Где «работают» световые кванты?» Ильина И.Н., учитель физики МБУ СОШ №43 Тольятти 2015 г. Содержание: 1.История открытия квантовых свойств света: а)1887г-Г.Герц открытие фотоэффекта. б) конец 19в-А.Г.Столетов-исследование фотоэффекта (опыты). в) 1900г-квантовая гипотеза М.Планка. г) 1905г-А.Эйнштейн-теория (законы) фотоэффекта. 2. Фотоны. 3. Применение фотоэффекта: Вакуумные и полупроводниковые элементы. 4.Проявление квантовых свойств света: а)Химическое действие света ( фотосинтез, фотография, загар, выцветание тканей и волос (летом), образование озона после грозы). Б) Световое давление-исследование П.Н.Лебедева. 1.История открытия квантовых свойств света: А) 1887г-Г.Герц открытие фотоэффекта. Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света. Открытие фотоэффекта следует отнести к 1887 г., когда Герц обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом электродов искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между ними. б) конец 19в-А.Г.Столетов-исследование фотоэффекта (опыты). А.Г. Столетов исследовал явление фотоэлектрического эффекта, установил его природу и главные закономерности. Суть фотоэффекта, как открыл Столетов, состоит в испускании металлом под действием света отрицательно заряженных частиц, оказавшихся на поверку электронами. в) 1900г-квантовая гипотеза М.Планка. Макс Планк в 1900 г. высказал гипотезу о том, что свет должен излучаться порциями (квантами). Таким образом, начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой. г) 1905г-А.Эйнштейн-теория (законы) фотоэффекта. В 1905 г. Эйнштейн, опираясь на работы М. Планка, предложил совершенно новую теорию фотоэффекта. По Эйнштейну, световой поток представляет собой поток «атомов света», названных Эйнштейном фотонами; каждый фотон обладает энергией. 2. Фотоны Фотоны - световые «частицы» («квазичастицы»),не имеющие массы покоя и электрического заряда, но обладающие энергией и импульсом. Приблизительно так выглядит виртуальная модель фотона. 3. Применение фотоэффекта: С помощью фотоэффекта «заговорило» кино, стала возможной передача движущихся изображений (телевидение) Основанные на фотоэффекте приборы контролируют размеры изделий лучше человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освещение. Вакуумные и полупроводниковые элементы. Вакуумные фотоэлементы. Современный вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу, часть внутренней поверхности которой покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода. Через прозрачное окошко свет проникает внутрь колбы. В ее центре расположена проволочная петля или диск — анод , который служит для улавливания фотоэлектронов. Полупроводниковые фотоэлементы. Кроме рассмотренного фотоэффекта, широко применяется и так называемый внутренний фотоэффект в полупроводниках. Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твёрдых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. 4.Проявление квантовых свойств света: а)Химическое действие света ( фотосинтез, фотография, загар, выцветание тканей и волос, образование озона после грозы). Важнейшие химические реакции под действием света и солнца происходят во многих микроорганизмах, траве, зеленых листьях деревьев и растений , дающих нам пищу и кислород для дыхания. Листья поглощают из воздуха углекислый газ и расщепляют его молекулы на составные части: углерод и кислород. Происходит это в молекулах хлорофилла под действием красных лучей солнечного спектра. Этот процесс называется фотосинтезом. Фотография. Химическое действие света лежит в основе фотографии. Слово «фотография» происходит от греческого «фото» – свет, «графо» – рисую, пишу. Фотография – рисование светом. Выцветание тканей на солнце и образование загара ( потемнение кожи человека под воздействием ультрафиолетовых лучей) – это тоже примеры химического действия света. При попадании солнечных лучей, в капле воды кислород преобразуется в озон. Также Вы чувствуете запах озона после грозы, когда он образуется при электрическом разряде. Б) Световое давление-исследование П.Н.Лебедева. Лебедев при помощи виртуозных, хотя и выполненных скромными средствами опытов подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела, а в 1907 году — и на газы (открытие эффекта давления света). С точки зрения квантовой теории давление света появляется в результате передачи телу импульсов фотонов при их поглощении.