Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика" -> 7

Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика — Физматлит, 1986. — 426 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit5chast1atomnayafizika1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 179 >> Следующая

В заключение несколько слов об обозначениях. В физике элементарных частиц под массой частицы принято понимать массу покоя и обозначать ее через m (опуская нуль в индексе). Однако, поскольку наряду с массой покоя нам придется пользоваться и релятивистской массой, мы сохраним для этих величин стандартные обозначения та и т. Это в особенности будет делаться тогда, когда конкретный вид частицы не играет роли. Там же, где речь идет об электронах, протонах, нейтронах и других элементарных частицах, под те, тр, тп, .. ¦ мы будем понимать их массы покоя. Часто в общих рассуждениях массу покоя удобно обозначать через то, чтобы отличить ее от релятивистской массы т. В окончательных же результатах т0 целесообразно заменить на те, тр, тп, ¦ ¦ ¦, чтобы явно указать, о массе покоя какой частицы идет речь.
ЗАДАЧИ
1. Определить длину волны X-.,. при которой энергия светового кванта равна энергии покоя электрона. Такая длина волны называется комптонов-ской длиной для электрона (см. § 3).
Ответ. = h/m^c ~ 2,43 ¦ 10 1 см, где то — масса покоя электрона.
2. Определить релятивистскую массу m светового кванта с длиной волны X.
Ответ, m = (ЯКД) mQ.
3. Если бы фотон обладал массой покоя Шф, то скорость света в вакууме должна была бы зависеть от длины волны. Исследуя экспериментально
12
КВАНТЫ СВЕТА
[ГЛ I
эту зависимость, можно было бы оценить нижний предел для массы фотона. Найти выражения для фазовой и групповой скорости света в вакууме в предположении, что niff Ф 0.
Решение. Энергия фотона йсо и его импульс hk связаны соотношением
(йсо)2 — (chk)2 = (/ЛфС2)2, (1.8)
где, разумеется, под с следует понимать уже не скорость света в вакууме, а некоторую фундаментальную скорость, входящую в теорию относительности. Из уравнения (1.8) и определится фазовая скорость света в вакууме v = со/6:
(1.9)
На опыте измеряется не фазовая, а групповая скорость света. Для нее из формулы (1.8) получается
и = dw/dk — с2 (k/w) — c2/v, (1-Ю)
или
¦Ч‘4ШН'-у(т-Л
Современные радиолокационные методы измерения скорости света при различных частотах приводят к результату іщ < 4-10-21 те, где те — масса электрона.
§ 2. Фотоэлектрический эффект
1. Одним из явлений, подтверждающих гипотезу фотонов, является фотоэлектрический эффект, к рассмотрению которого мы и перейдем.
В 1887 г. Генрих Герц (1857—1894) обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом отрицательного электрода искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между его электродами. Занятый в то время исследованиями электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, Герц не обратил на это явление серьезного внимания. Первые исследования явления принадлежат Хальваксу (1859—1922), Риги (1850—1921) и в особенности А. Г. Столетову (1839—1896).
Сущность явления, обнаруженного Герцем, состоит в том, что при освещении ультрафиолетовыми лучами отрицательно заряженного металлического тела оно теряет отрицательный заряд. При освещении такими же лучами положительно заряженного тела потери заряда не наблюдается. Более того, если тело не было заряжено, то при освещении оно заряжается положительно до потенциала в несколько вольт. После открытия электрона в 1897 г. Дж. Дж. Томсоном (1856—1940) опытами самого Томсона, а также Ленарда (1862—1947) вскоре был найден удельный заряд е/m для частиц, теряемых телами при освещении. Он оказался таким же, как и для частиц катодных
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
13
лучей. Тем самым было доказано, что при освещении тела теряют электроны.
Явление вырывания электронов из вещества при освещении его светом получило название фотоэлектрического эффекта или, короче, фотоэффекта. Различают внешний и внутренний фотоэффект. При внешнем фотоэффекте электроны освобождаются светом из поверхностного слоя вещества и переходят в другую среду, в частности в вакуум. При внутреннем фотоэффекте оптически возбужденные электроны остаются внутри освещаемого тела, не нарушая электрическую нейтральность последнего. Для обоснования гипотезы фотонов основное значение имеет внешний фотоэффект, который преимущественно и рассматривается в этом параграфе. О внутреннем фотоэффекте и о его применениях будет сказано несколько слов в конце этого же параграфа.
Электроны, вырванные под действием света, называются фотоэлектронами. Фотоэлектрическими свойствами обладают как металлы, так и диэлектрики, а также полупроводники и электролиты, причем необходимым (но недостаточным) условием фотоэффекта является заметное поглощение используемого света в поверхностном слое освещаемого тела. Фотоэлектрический эффект вызывается не только ультрафиолетовыми лучами. Щелочные металлы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий — весьма чувствительны к фотоэлектрическому действию и в видимой области спектра. А специальная обработка поверхностей этих и других металлов делает их способными испускать фотоэлектроны даже под действием инфракрасных лучей.
2. На рис. 1 показана принципиальная схема экспериментальной установки для исследования фотоэффекта. Фотоэлектроны, вырванные при освещении из катода, увлекаются приложенным напряжением к аноду и замыкают цепь. По скорости
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 179 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed