Реферат III -курс «6В05301 Физика»



Дата10.04.2024
өлшемі0.93 Mb.
#498238
түріРеферат
Фотоэффект


Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Қ.Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік университеті
Физика - математика факультеті


РЕФЕРАТ
III -курс
«6В05301 – Физика» білім беру бағдарламасы бойынша
Орындаған: Аманиязова Ұлданай
Тобы:ФКО-302
Тексерген:Амантаева А.

Ақтөбе, 2024 ж


Фотоэлектрлік эффект (фотоэффект) деп- жарықтық кванттық қасиеті білінетін құбылыстарыды айтады. Жарықтың кванттық қасиеттері жарық таралғанда жұтылғанда жекелеген электромагниттік толқындар түрінде шығады, яғни оның көптеген қасиеттері бөлшектер қасиетін көрсетеді. Сондықтан оларды жарық бөлшектері-фотондар деп аталады. 1887 жылы орыс ғалымдары Генрих Герц пен А.Г.Столетов электродтардың арасындағы ұшқынды разрядты зерттеу кезінде мына құбылысқа көңіл аударды. Әдетте ұшқынды разряд (газдағы электр тогы) электродтар арасындағы кернеу U белгілі Uтіп шамасынан асқанда ғана байқала бастайды. Ал олар электродтардың біріне (катодка) ультракүлгін сәуле түсіргенде, U кернеу Uтіп шамасынан кіші (U < Uтіп) болса да разряд ұшқынының пайда болғанын байқады
Разряд деп газдардағы электр тогын айтатынбыз. Ендеше, ультра-күлгін сәуле электродқа түскенде, оның бетінен электр тогын таситын зарядталған бөлшектерді жұлып шығарады деп жори аламыз. Шынында да, жарық түскен кезде металл беттерінен теріс зарядталған бөлшектердің босап шығатыны тәжірибеден белгілі болды. Кейінірек ондай бөлшектердің металдан босап шыққан электрондар ағыны екендігі анықталды. Сонымен катар электрондар жарық түскенде сұйық беттерінен де босап шығатындығы байқалды.Сәулелердің әсерінен электрондардың сұйық және қатты денебетінен босап шығу құбылысын сыртқы фотоэлектрлік эффект(қысқаша фотоэффект) деп атайды.

II. Фотоәффект құбылысын жарықтың толқындық теориясы бойынша түсіндіріп көрейік. Бұл теория бойынша толқын металл бетіне түскенде, ондағы электрондарды тербеліске келтіреді. Түскен толқынның амплитудасы артқан сайын, еріксіз тербелетін электрондардың ауытқуы да өсе түседі. Сөйтіп, көбірек ауытқыған электрондар дене бетінен ыршып сыртқа шығады. Ендеше, босап шыққан электрондардың жылдамдығы түскен толкынның X ұзындығы өскен сайын үнемі артып отыруы керек.

Алайда, тәжірибе нәтижелері керісінше болып шықты. Шындығында, босап шыққан электрондардың жылдамдығы, түскен сәулелердің толқын ұзындығы кеміген сайын арта береді. Сөйтіл, фотоэффект құбылысын жарықтың толқындық теориясы негізінде түсіндіру талабы сәтсіз аяқталды.

I. Фотоэффект құбылысын түсіндіру жолын А. Эйнштейн тапты. Ол фотоэффект құбылысын түсіндіру үшін жарықтың бөлшектік әрі кванттық қасиетіне сүйенді. Шынында да, жарық екі жақтылығымен сипатталады: біріншісінде ол толқындық жағынан танылса, екінші жолы бөлшек (корпускула), яғни Эйнштейн сөзімен айтқанда фотондар ағыны ретінде көрінеді. Бұл құбылыс жарықтың толқындық-корпускулалық дуализмі (екіжақтылығы) деп аталады. Дуализм — бүкіл материяның кірпіші болып табылатын элементар бөлшектердің барлығына ортақ іргелі қасиет.

Кванттың көзқарас бойынша жарықты таситын әрбір бөлшек, яғни фотон бір квант энергияға ие болады:Металл бетіне түскен жарық фотонының энергиясын ондағы электрон жұтады. Қосымша энергияға ие болған электрон белгілі жұмыс жасап, металдан босап шығу мүмкіндігін алады.Электронның металдан босап, ұшып шығуы үшін жасайтын жұмысын электронның шыгу жұмысы деп атайды.Электронның металл бетінен шығу жұмысы, жұтылған фотон энергиясының есебінен өндіріледі. Босап шьщқан электрон бір орында тұрып қалмай, белгілі бір жылдамдықпен қозғалады. Демек, жұтылған фотонның hv энергиясының есебінен электрон босап шығып қана қоймайды, сонымен қатар кинетикалық энергияға да ие болады. Сөйтіп, энергияның сақталу заңы бойынша жұтылған жарық фотонының hv энергиясы электронның шығу Ашығу жұмысына және оның кинетикалық энергиясына жұмсалады:

Бұл өрнек Эйнштейн формуласы деп аталады. Мұндағы те— босап шыққан электронның массасы; — оның жылдамдығы; h — Планк тұрақтысы; v — жұтылған фотонның жиілігі; Ашығу — әлектронның шығу жұмысы.

II. Эйнштейн формуласынан фотоэффект кұбылысының туу шартын анықтауға болады. Фотоэффект құбылысы мына шарт орындалса ғана байқала бастайды:

Эйнштейн формуласынан туындайтын бұл шарт бойынша электронның шығу жұмысы жарықтың v жиілігіне немесе толқын ұзындығына ғана тәуелді екенін көрсетеді. Жарықтың жиілігі тек белгілі бір v 0 шамаға жеткенде ғана фотоэффект байқалады. Түскен жарықтың жиілігі бұл шамадан кіші болса (v < v 0), онда энергияның аздығынан электрон металл бетінен жұлынып шыға алмайды, яғни фотоэффект байқалмайды.

Фотоэффект байқалатын жарықтың ең аз дегендегі жиілігін немесе оған сәйкес келетін толқын ұзындығын фотоэффекттің қызыл шекарасы деп атайды.

Әр зат үшін фотоэффекттің қызыл шекарасы әр түрлі. Мысалы, мырыш үшін фотоэффект тудыратын жарық толқынының ұзындығы (қызыл шекарасы) — 370 мкм, калий үшін — 450 мкм, натрий үшін — 680 мкм, т.с.с.

Эйнштейн формуласының мағынасы мынаған саяды: электронның шығу жұмысы мен кинетикалық энергиясы тек түскен жарықтың жиілігімен (толқын ұзындығымен) ғана анықталады. Олар жарық ағынының қуатына, яғни жарықты таситын фотондардың санына тәуелді емес. Бұл корытынды тәжірибе нәтижесімен де дәлме-дәл келеді. Фотоэффект құбылысы — жарықтың бөлшектік касиетінің айғағы. Сөйтіп, жарық кейде толқын түрінде, кейде бөлшек — корпускула (фотон) түрінде көрініс береді.Жарықтың толқындык және бөлшектік қасиеттерінің бірлігі — табиғи заңдылық. Бұл бірлікті жарықтың дуализмі деп атайды. Дуализм барлық элементар бөлшектерге тән кұбылыс.

III. Фотоэффект кұбылысына негізделіп жасалған құралды фотоэлемент дейді, ол техникада көптеп қолданылады.Ауасы сорып алынған шыны баллонның ішкі беті (сәуле түсетін саңылаудан басқасы) жарық сезгіш қабатпен қапталған. Бұл қабат катод (үзілісті сызықпен көрсетілген) қызметін атқарады. Анод қызметін баллон ітттіне бекітілген сым сақина атқарады.Анод тұрақты ток көзінің (батереяның) оң полюсімен, ал катод теріс полюсімен жалғасқан. Саңылаудан жарық түскенде катод бетінен электрондар жұлынып шығып, анодқа қарай қозғалады. Сөйтіп, тізбекте ток пайда болады, оны О сезгіш гальванометр көрсетеді. Сырттан жарық түспесе, электрондар ағысы тоқталады да, тізбектегі ток үзіледі.Фотоэффект өндірісте, тұрмыстық техникада және ғарыш аппараттарында кең қолданылады. Оның дәстүрлі колданылатын орындары: фототелеграф (кескіндерді сым арқылы алысқа беру), теледидар және дыбысты кино болып табылады.


Сонымен қатар фотоэлементтер өндірісті автоматтандыруда айрықша рөл атқарады. 3-суретте санағыш тетікті жұмысқа қосып отыратын фотоэлементтік реленің сұлбасы көрсетілген. Суреттегі: Ф — фотоэлемент, S — жарық көзі, С — санағыш тетік, А — саналатын бұйым, М — электромагнит. Фотоэлементтерді қолданатын реле (айырғыш) фотореле деп аталады.

Фотондар бір құбылыстарда электрондардың шағылуы заттармен әрекеттесуі және т.б., өздерін белгілі бір Е энергиясы, Р импульсы бар бөлшектер сиақты көрсетеді, ал басқа құбылыстарда (дифракция, интерференөзін белгілі бір толқын және жиілігі бар толқындар сиақты көрсетеді. Де- Бройл ашқан, корпускулиярлық-толқындық диализм деп аталған табиғаттық әр жақты қасиеті осыдан тұрады.


Де- Бройл корпускулярлық қасиетпен Е және Р толқындық қасиеті және байланыстырып қатынастарды айтадыы. Ол тек қана фотондарға ғана емес, сонымен қатар басқа бөлшектерге де электрондар протондар, нейтрондар және т.б., дұрыс қатынасты ашты. Ол қатынастар мыналар

Е=hv p=h/v

Мұндағы h=6,62х10-34Дж.с- планка тұрақтысы. Атомдар, молекулалар, иондар және атом ядролары қозған күйден энергиясы төменгі күйге өткенде фотондар шығарады және басқа да жағдайда.
Фотондар энергиясының толықтай заттар электронына берілуін фотоэффект құбылысы деп аталады. Фотоэффектті сыртқы және ішкі фотоэффектті болып бөлінеді.
Сыртқы эффектіде фотондардың құрылуынан электрондар денеден шығуымен сәйкес келеді.
Ішкі эффектіде электрондар зат атомдарынан шығады, бірақ дененің ішінде қалады және электрлік тоққа қатыса алады (олар, мысалға жартылай өткізгіштер) Ішкі эффектіде денеден ұшып шығатын электрондар фотоэлектрондар деп аталады. Бұл электрондарэлектрлік тоқты тудыруға қатыса алады, (оны фотокатод деп атайды). Ол үшін электрлік өріс тудыру жетіп жатыр, онда электрондар жылдамдығы артады. Жарық әсерінен электрондар шығаратын өткізгіш фотокатод деп аталады.

Егер анод деп аталатын фотокатодқа жақын басқа өткізгіш болса және оларды өткізгішпен тұйықтап қосса, онда сыртқы электрлік өріс болмаса да фотокатод сыртқы электр өрісі болмаса да жүре алады, өйткені фотокатодтан ұшып шығатын электрондардың бөлігі анодқа жетеді және электрлік тоқ шығаруға қатысады.

Сыртқы фотоэффект заңын бірінші рет Эйнштейн жарықтық кванттық қасиеті және энергияның сақталу заңын ескере отырып есептеп шығарды. Металдан, не басқа денеден электрон шығуы үшін белгілі бір жұмыс жасалуы керек, ол шығару жұмысы деп аталады, Ашығ деп белгіленеді. Фототоқ электронды металдан бөліп шығару үшін фототоқ энергиясы шығу жұмысынан кіші болмауы керек. Олай болмаса жағдайда жұтылу кезінде фотокатодтан алынған электрон энергиясы металдан шығуға жұмыс жасалуына жетпей қалуы мүмкін. Сондықтан берілген шарт hv Ашығ. Фотоэффект болуы мүмкін, фототоқ энергиясының мәнін анықтайды. Себебі фототоқ энергиясы жарық жиілігіне немесе толққын ұзындығына байланысты.

λ=с/v


мұндағы с=3х108 м/с – вакуумдағы жарық жылдамдығы сол фотоэффект болуының ең үлкен толқын ұзындығының шектік мәнін фотоэффектінің қызыл шекарасы деп аталады, және λkр деп белгіленеді. Фотоэффект қана жарық бөлшектерінің толқын ұзындығы λ= λkр үшін ғана бақыланады.

Яғни λқыз мәнін hс/λқыз=Ашыс қатынасымен анықтауға болады.

λ=Ашығ/hс

әрбір зат өзінің шығу жұмысының мәнімен сипатталады. Мысалға лити үшін Ашығ =3,8х10-19Дж цинкке 6,6х10-19 Дж және тағы басқа калий,литий, цезий, сілтілік металдарында шығу жұмысының кішкентай мәндері бар, сондықтан оларды жарыққа көрінетін сезімтал фотоэлементтерде пайдаланылады.

1905 жылы Эйнштейннің кванттық теория шеберінде берген фотоэффекті заңдылықтарына берген түсініктемесі Планктың жарық кванттары шығады деген гипотезасына негізделген.

Электрон квантты жұтқанда белгілі бір үлесін алады, ол hυ тең. Онда энергияның сақталу заңынан электронның алған энергиясы шығу жұмысына және оның кинетикалық энергияя алуына

mυmах/2

hυ=А+mυ2mах/2/

(9.4) теңдік Энштеейннің фотоэффектіге арналған теңдігі деп аталады. Бұған өткізгіштерінен ұшқан электрондар максималдық энергиясы mυ2mах – кірреді. Өйткені жарық электрондарды ең үстінен шығарып қоймайды, сонымен қатар одан да терең метал қабаттарынан шығарады. Соңғылары өздерінің энергияларын беттік қабатқа жеткенше метал атомдарымен соқтығысу кезінде жояды.

ІІІ. Экспериментальдық қондырғы

Фотоэффектіні зерттеу 9.1-ші суретте берілген схеманың көмегімен жүргізіледі.

9.1-сурет-фотоэффектіні зерттеудің схемасы Ʋ- вольтмерт, μА-микроамперметр, К-катод, А-анод.

Дәнекерленген шыны колбаның ішіне вакуум жасалған, немесе инертті газдың ішіне екі анод екі катод электрод орналасқан. Катод пен анодтың арасында кернеу Итуырады. Кернеудің шамасын потенционометр көмегімен және вольтметрмен өлшеуге болады. Энергия көзі полюстерін ауыстыра отырыып, анод пен катод отырып, арасындағы кернеу таңбасын өзгертуге болады. Катодты арнайы терезе арқылы жарықпен жарықтандырған кезде өзгертуге болады. Яғни одан электрондар шығады. Анодтан жеткенде тізбектен тоқ пайда болады. Оның күші микроамперметрдің көмегімен өлшенеді.

Мына катодтағы тоқ күші І мен анодтағы кернеу U-дің арасындағы катодты тұрақты жарықпен жарықтандырғыштағы қатынас белгіленген. Егер кернеу оң болса /анодта-плюс/ онда кернеу U артқанда басында тоқ күші артады. Ол кезде U=0, соңынан U-дан қанығу болады да тоқ күші қанғуға жетеді де өзгермейді. Ал теріс кернеу кезінде кернеу мәні U катодқа жеткенде тоқ күші 0- ге дейін түседі. Қанығу тоғының бар болуы катод пен анодтың арасындағы жағдай кернеу кезінде катодтан шығатын электрондар анод пен катодтың арасында күшті электр өрісі әсерінен анодқа толық жетеді және әрі қарай кернеудің үлкейтуі тоқты үлкейте алмайды. Кішкентай кернеу кезінде катодтан шығатын электрондар анодқа жетпейді және электрлік тоқ шығаруға қатыспайды. Қанығу тоғының шамасы, катод бетінің қаншалықты күшті жарықтандырылғанына байланысты, катод неғұрлым күшті жарықтандырылса, соғұрлым катодтан электрондар көп шығады және соғұрлым қанығу тоғының күші болады. Катодтан шығатын электрондарды ұстап тұратын кернеудің шамасы ұшып шыққаны электрондардың максимальдық жылдамдықпен анықталады. Энергияның сақталу заңына сәйкес

U=mυ2mах/2

Сонымен де, ci1f – фотоннан түрленген кавитион, ci1e – электроннан түрленген кавитион болсын делік, осы екеуінің өзара бір-бірінен айырмашылығы бар ма? Бар! Өйткені, ci1f – біріншісі жарылғанда бірден жарық квантын шығарады да, дыбысты адам құлағы естімейтін диапазонда қалыптастырады, ал ci1e – екіншісі жарылғанда жарықты бірден адам көзі көретіндей шығармайды, бірақ адам көзі бірден көрмейтіндей етіп, ал дыбысты адам құлағы бірден естімейтін диапазонда қалыптастырады (ЭМ құбылысында олардың бар екенін біз өте жақсы білеміз!). Яғни, жарық квантын шығаруда кавитионның бұл екі түрі бір-біріне ұқсамайды, ал дыбыс шығаруда бұл екеуі бір-біріне ұқсайды. Физикада фотон мен электрон екеуі де ЭБ болып есептелгенмен, фотон – корпускул, ал ЭМҚ туындататын еркін электрон – толқын ретінде есептеліп, қарастырылады. Тиісінше, электрон қозғалатын өткізгіштің айналасында ЭМ өріс пайда болады да, ол мұқиат зерттеледі, ал жарық шығарып қозғалып келе жатқан фотонның айналасында өріс қалыптасады деп, зерттелгенін кездестірмедік. Мінеки, осындай кереғарлықтан келіп, жарық пен электрлік екі құбылысын да ЭМ деп есептеу дұрыс болар ма екен(?) – деген заңды сұрақ туындайды. Егер осы күнге шекті физиканың тұжырымдағанындай болса, адамзат электрлік пен ЭМ құбылысты.

Біздің айтпағымыз – түсінікті: ci1f пенci1e екеуі де кавитион, бірақ әрқайсы өзінше бар болады, өзіндік атрибуттарымен ерекшеленеді, физиканың әзірге еш саласы оларды толықтай сипаттай алмайды, өйткені осы күнге дейін біз құйттап отырған кавитация – көпіршік-ату табиғаттың түбегейлі құбылысы, ал көпіршік-ату күші (КАК) табиғаттағы түбегейлі әсерлесу күштердің (ТӘК) – гравитациялық, электрлік, магниттік, әлсіз және күшті ядролық – бесеуінің қатарына қосылуға тиіс алтыншы күш болады деп, ал көпіршік-ату энергиясы (КАЭ) табиғи радиациямен қатар еркін энергия рөлінде мойындалады деп – кім ойлаған. Осы жерде айтпай кетуге болмайтын тағы бір ойдың шеті көрініп тұрғандай: «қоршаған ортадағы радиация мен радиациялық энергия һәм күш бүгінге шекті неліктен ТӘК қатарына қосылмаған?». Шынтуайтыне келсек, ТРФ – табиғи радиациялық фон деген тұрақты сөзтіркес баяғыдан қалыптасқан, табиғатты радиациясыз елестету мүмкін емес, ТРФ әлсіз және күшті ядролық күштерге жатпайды, тіптен, тіршілік атаулы ТРФ болмаса, биосфера болып дами алмас еді, бұны мамандар жақсы біледі: флора мен фаунада жасушалық деңгейде зат алмасу ТРФ әсерінің тікелей араласуымен ғана жүреді екен. Әлбетте, ТРФ әсері – күші мен энергиясы көзге көрінбейді екен – деп, осы күнге дейін ТӘК қатарына енгізілмегені түсініксіз іс – демекпіз.Сөйтіп, табиғи құбылыстарда орын алып жүрген 7 санының қасиеттілігін ескере отырып (7 ноталық дыбыс бірліктері, 7 кемпірқосақтағы түс бірліктері), біз ТӘК құрамын жетіге дейін ұлғайтуды ұсынамыз: «гравитациялық, электрлік, магниттік, әлсіз, күшті ядролық, кавитациялық және радиациялық».Осы арада В.И. Вернадскийдің айтқан тұжырымын еске алмай болмас: «Табиғатта энтропияның қисапсыз ұлғаюына тосқауыл болатын бір ғана күш бар, ол – өздігінен қалпына келіп отыратын табиғи радиация!». Сондықтан да, ТРФ энергиясын Вернадский «еркін энергия» деп атаған. Біздің пайымдауымыз бойынша, еркін энергия рөліне лайық тағы бір энергия көзі бар, ол – КАК, КАЭ!

Фотоэффект құбылысына жаңаша көзқарас


Эйнштейн демекші, осы мәнмәтінде (контекст) А. Эйнштейннің 1905 жылғы зерттеулеріне негіз болған 1887 жылы Г. Герц ашқан фотоэффект құбылысына және де «квант» ұғымын ғылым айдынына алып келген М. Планктің 1900 жылы ашқан жаңалығына да тағы бір көңіл бөліп қойғанды жөн көріп отырмыз: бұл жаңалықтар біздің талқылап жүрген ғылыми ізденістерімізге де қатысы болатынға ұқсайды. «Атом ЭМ импульстік сәулеленуді үздіксіз емес, дискретті түрде – үзік-үзік етіп, шақ-шақтап шығарып-жұтады екен, яғни бұл сәулеленудің кванттап шаққандағы энергиясы E= h·υ, мұнда υ – сәулелену жиілігі, h – кванттап әсерлесудегі әр квантқа сай әсер (күш), ол Планк тұрақтысы деп аталады, h= 6,626×10–34 Дж·сек немесе ħ= h/(2·π) – Планк-Дирак тұрақтысы».

Осы мәнмәтіндегі дискреттілік біздің жоғарыдағы ci1 кавитионы табиғатына байланысты айтқан құбылмалылыққа сарындас, ал жоғарыдағы Шрёдингер теңдеулері туралы талқылаудағы толқындылық ci1 кавитионының тербелмелілігімен сарындас екенін аңғару қиын болмас. Аталмыш ci1 кавитионы үшін толқындылық мүлде жат дей алмаймыз, өйткені жоғарыда ол жарылып-толықсып отырады дедік қой, бұл үдеріс қайта-қайта қайталанған кезде толқынданғандай құбылыс туындатады, бірақ физикада бейнеленетін толқыннан бөлек бұндай көрініс. Сондықтан да, біз бұл құбылысты кавитиондардың периодты – қайтымды құбылмалы жарылып-толығатын тербелме феномені –ерен құбылысы демекпіз (ҚҚ-ЖТ-ТФ – ОФСВПК– обратимый феномен схлопываний-восстановлений пульсирующих колебанийкавитионов – RPCRPO - reversible phenomenon of collapsing-restorations of pulsating oscillations of cavitions). Біз бұрынырақ бұл құбылысты ЖЖ-ҚТҚ – жоғарғы жиілікті құбылмалы, тербелмелі қозқалыс – деп атаған да едік!

Сондықтан да, ҚҚ-ЖТ-ТФ фазасы, амплитудасы, толқын ұзындығы деген ұғымдар болмайды, есесіне – энергия, жиілік, әсер – күш, импульс, период деген атрибуттары және де құбылыс уақытын, өтетін орны мен айналасын (өрісін) ескеретін параметрлер болады – деп пайымдаймыз. Әлбетте, ҚҚ-ЖТ-ТФ толқындық үдеріс көмегімен жуық нобайлап, зерттеуге болмайды деп те айта алмаймыз, тіптен, осы күнге шекті ЭМҚ дәл осылай толқындық құбылыс деп қабылданып, зерттеліп келгенін мойындауға тиіспіз. Осындай нобайлаудың адамзатқа берген нәтижесі өте-мөте қомақты болды: қаншама теориялар, ғылыми салалар, тәжірибелер, болжамдар, физик-ғалымдар, ғұлама қайраткерлер мен ғылым майталмандары пайда болып, физика бір-бір жарым ғасыр бойы ғылым біткеннің нағыз олимпі болды десек, қателеспеспіз.

Дегенмен де, бұл әдістеме ЭМҚ нақты құпиясын ашудан, оның табиғатын дөп басудан зерттеушілерді бұрып әкетті. Осы әдістемеге сүйеніп, электрлік құбылыс пен магнитизмнің практикада жүзеге асырылған нәтижелеріне қарық болған адамзат бұл құбылыстың басқаша табиғаты болады дегенді естігісі келмеген сыңайлы. Қарапайым адамдарды бұған кінәлаудың өзі орынсыз, оларға күнделікті күнкөріс мәселелері оңтайлы шешіліп отырса, ғылым мен техника соған ықпал етсе – сол әбден жеткілікті. Бұл жағынан адамдардың ғылымға көзқарасы діни сенім-нанымға ұқсас – әйтеуір бір керегіне жараса болғаны...


Мамандарға келетін болсақ, әңгіме – басқаша ойлауда. Біз бұл ойымызды фотоэффект теориясын талқылау арқылы айқындайық. Бұл теорияны Генрих Герц пен Макс Планктың тәжірибелік һәм теориялық нәтижелеріне сүйеніп, 1905 жылы сол кезде жас ғалым Альберт Эйнштейн жасап, ұсынған болатын. Эйнштейннің теориясына негіз болған жәйт – жарықтың кванттық түрде сәулелену энергиясының әсерімен металдан электрондардың босап шығуы болды. Эйнштейн теориясында фотоэффект былай түсіндіріледі: металға түсірілген жарықтың квантын бойына сіңіріп алған электрон энергияның мынадай шамасына ие болады h·υ. Содан, босап шыққан әр электрон оны өз атомында ұстап тұрған әлсіз ядролық күштің энергиясына тең энергиядан айырылады (ол шаманы Эйнштейн босап шығу жұмысы Aшығ деп атаған!). Шынтуайтына келсек, бұл жұмыс емес, әлсіз ядролық күшті өңгеріп шығуға жеткілікті энергия, мұнда бұл энергияны потенциалдық энергияның баламасы деуге болады, өйткені осы энергияның арқасында электрон өз атомындағы ядроның үстінде ілінген күйде ядроны айнала қозғалады деуге болады, басқаша айтсақ, бұл – электронның атом құрамындағы абсолютті қозғалысының энергиясы, ал Гейзенбергтің сөзімен айтсақ: анықталмағандық жағдайындағы электронның атомда бар болуы, әрекеттенуі (∆x·∆px≥ħ/2)! Эйнштейн электронның босап шығу Aшығ жұмысын пайдаланып, оған дарытылатын кинетикалық энергияны былай анықтайды: m·v2/2 = h·υ - Aшығ (шектік жағдайда v=c қазіргіше бұл формуланы былайша жазуға тиіспіз: m·c2/2 = h·υ - Aшығ). Осыдан келіп, Эйнштейн өз теңдеуін жазады:

h·υ= m·v2/2+Aшығ(шектік жағдайын жазсақ: h·υ = m·c2/2+Aшығ).

Әлбетте, дәл сол уақытта жарық жылдамдығынан бастап, атомдағы ядролық күштерге шекті көптеген құпиялар әлі ашылмаған еді, сондықтан біз жаңаша ой топшылап, Эйнштейннің теңдеуін жаңаша қорытып жазуымыз қажет екені хақ.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі: 


1. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық. 
2. Өңд., толыкт. 2-бас. / Р. Башарұлы, Д. Қазақбаева, У. Токбергенова, 
3. Н. Бекбасар. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2009. — 240 бет, суретті.  ISBN 9965-36-700-0

Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет