קוואַנטום פיזיק: די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט

האָבן איר אלץ געדאַנק וועגן וואָס קאַנסטאַטוץ אין פאַקט פילע ליכט דערשיינונגען? למשל, נעמען די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג, היץ כוואליעס, פאָטאָטשעמיקאַל פּראַסעסאַז און די ווי - אַלע די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט. אויב זיי האבן נישט געווען דיסקאַווערד, סייאַנטיס אַרבעט וואָלט נישט האָבן באווויגן פון די טויט פונט, אין פאַקט, ווי געזונט ווי SCIENTIFIC און טעכניש פּראָגרעס. לערנען זייער אָפּטיילונג פון קוואַנטום אָפּטיקס, וואָס איז ינעקסטריקאַבלי לינגקט מיט דער זעלביקער צווייַג פון פיזיק.

קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט: אַ דעפֿיניציע

ביז לעצטנס, די קלאָר און פולשטענדיק ינטערפּריטיישאַן פון דעם אָפּטיש דערשיינונג קען נישט געבן. זיי זענען הצלחה געניצט אין וויסנשאַפֿט און וואָכעדיק לעבן, אויף דעם יקער צו בויען ניט בלויז די פאָרמולע אָבער די גאנצע פּראָבלעם אין פיזיק. פאָרמולירן אַ לעצט פעסטקייַט זיין באקומען בלויז פון מאָדערן סיינטיס וואס סאַמד אַרויף די אַקטיוויטעטן פון זייַן פּרעדאַסעסערז. אזוי, דער קוואַנטום פאָכן פּראָפּערטיעס פון ליכט און - אַ קאַנסאַקוואַנס פון די פֿעיִקייטן פון זייַן עמיטטערס, ווהערעוויטה אַטאָמס זענען עלעקטראָנס. קוואַנטום (אָדער Photon) איז געגרינדעט רעכט צו דער פאַקט אַז אַ עלעקטראָן באוועגט צו נידעריקער ענערגיע מדרגה, אַזוי דזשענערייטינג די עלעקטראָ-מאַגנעטיק פּאַלסיז.

דער ערשטער אָפּטיש אַבזערוויישאַנז

XIX столетии. די האַשאָרע וועגן די בייַזייַן פון די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט ארויס אין די קסיקס יאָרהונדערט. ססיענטיסץ האָבן דיסקאַווערד און דיליגענטלי דערשיינונגען אַזאַ ווי דיפפראַקטיאָן, ינטערפערענסע און פּאָלאַריזאַטיאָן. מיט זייער הילף, די ילעקטראָומאַגנעטיק פאָכן טעאָריע פון ליכט איז געווען דערייווד. עס איז געווען באזירט אויף די אַקסעלעריישאַן פון די באַוועגונג פון עלעקטראָנס בעשאַס די אַסאַליישאַנז פון דעם גוף. ווי אַ רעזולטאַט, כיץ, נאכגעגאנגען דורך כוואליעס פון ליכט באוויזן הינטער אים. דער ערשטער מחבר ס כייפּאַטאַסאַס אויף דעם ונטערטעניק האט געגרינדעט די ענגלישמאַן ד Rayleigh. ער איז געקוקט ווי אַ סיסטעם פון ראַדיאַציע גלייַך און שטענדיק כוואליעס, און אין אַ קאָנפינעד פּלאַץ. לויט צו זייַן קאַנקלוזשאַנז, מיט אַ פאַרקלענערן אין זייער רעזולטאַט ווייוולענגטס זאָל פאַרגרעסערן קאַנטיניואַסלי, דערצו, required צו האָבן אַלטראַווייאַליט און רענטגענ-שטראַלן. אין פיר, אַלע דעם האט ניט געווען באשטעטיקט, און עס גענומען אן אנדער טהעאָריסט.

Planck ס פאָרמולע

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. אין די אָנהייב פון די קסקס יאָרהונדערט מאַקס פּלאַנק - אַ דייַטש-געבוירן פיסיסיסט - האט לייגן פאָרויס אַ טשיקאַווע כייפּאַטאַסאַס. לויט צו איר, די ימישאַן און אַבזאָרפּשאַן פון ליכט טוט נישט פּאַסירן קאַנטיניואַסלי, ווי ביז אַהער געדאַנק, און פּאָרשאַנז - קוואַנטאַ, אָדער ווי זיי זענען גערופֿן פאָטאָנס. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Planck ס קעסיידערדיק איז געווען באַקענענ - פּראָפּאָרטיאָנאַליטי פאַקטאָר רעפּריזענטיד דורך די בריוו ה, און עס איז געווען גלייַך צו 6.63 × 10 ^-34 דזש · ס. v – частота света. אין סדר צו רעכענען די ענערגיע פון יעדער Photon, דארף איינער מער ווערט - V - די אָפטקייַט פון ליכט. Planck ס קעסיידערדיק געמערט דורך די אָפטקייַט, און ווי אַ רעזולטאַט באקומען די ענערגיע פון אַ איין Photon. זינט דייַטש געלערנטער אַקיעראַטלי און ריכטיק סיקיורד אין אַ פּשוט פאָרמולע, די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט, וואָס האט ביז אַהער געווען געפֿונען דורך ה הערטז, און דעזיגנייטיד עס ווי די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג.

די אנטדעקונג פון די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג

ווי מיר האָבן געזאגט, דער געלערנטער גענריה גערץ איז געווען דער ערשטער וואס געצויגן ופמערקזאַמקייַט צו די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט נעזאַמעטשאַעמיע פריער. די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג איז געווען דיסקאַווערד אין 1887 ווען אַ געלערנטער זיך איינגעשריבן ילומאַנייטאַד אַ צינק טעלער און אַ רוט פון די עלעקטראָמעטער. אין די פאַל ווו די טעלער קומט צו אַ positive אָפּצאָל, די עלעקטראָמעטער איז נישט דיסטשאַרדזשד. אויב אַ נעגאַטיוו אָפּצאָל איז ימיטיד, די מיטל הייבט צו אָפּזאָגן, ווי באַלד ווי די טעלער Falls אַלטראַווייאַליט שטראַל. בעת דעם הענט-אויף דערפאַרונג עס איז געווען פּרוווד אַז די טעלער איז יקספּאָוזד צו ליכט קענען שטראַלן נעגאַטיוו עלעקטריש טשאַרדזשיז, וואָס שפּעטער באקומען די צונעמען נאָמען - עלעקטראָנס.

פּראַקטיש דערפאַרונג סטאָלעטאָוואַ

פּראַקטיש יקספּעראַמאַנץ מיט עלעקטראָנס באגלייט רוסיש פאָרשער אלעקסאנדער סטאָלעטאָוו. פֿאַר זיין יקספּעראַמאַנץ ער געניצט אַ וואַקוום גלאז ציבעלע און צוויי ילעקטראָודז. איינער ילעקטראָוד איז געניצט פֿאַר מאַכט טראַנסמיסיע, און די רגע איז געווען ילומאַנייטאַד, און עס איז געווען געבראכט צו די נעגאַטיוו פלאָקן פון די באַטאַרייע. בעת דעם אָפּעראַציע, די קראַנט הייבט צו פאַרגרעסערן שטאַרקייַט, אָבער נאָך אַ בשעת עס איז געווארן אַ קעסיידערדיק און גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו די ראַדיאַציע פון ליכט. ווי אַ רעזולטאַט, עס אויס אַז די קינעטיק ענערגיע פון עלעקטראָנס ווי געזונט ווי פאַרהאַלטונג די וואָולטידזש טוט נישט אָפענגען אויף די מאַכט פון ליכט. אבער די פאַרגרעסערן אין די אָפטקייַט פון ליכט ז צו וואַקסן דעם ציפער.

ניו קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט: די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג און זייַן געזעצן

בעשאַס די אַנטוויקלונג פון הערטז ס טעאָריע און פיר סטאָלעטאָוו האט שוין וויטדראָן דרייַ גרונט געזעצן, וואָס, ווי עס זיך אויס, די פאָטאָנס זענען פונקטיאָנינג:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. מאַכט ליכט אַז Falls אויף די ייבערפלאַך פון דער גוף איז גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו די שטאַרקייַט פון די זעטיקונג קראַנט.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. מאַכט ליכט טוט ניט ווירקן די קינעטיק ענערגיע פון די פאָטאָעלעקטראָן, אָבער די אָפטקייַט פון ליכט איז דער גרונט פון די לעצט לינעאַר גראָוט.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. עס איז אַ מין פון "רויט ברעג פון די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג." די דנאָ שורה איז אַז אויב די אָפטקייַט איז ווייניקער ווי דעם מינימום אָפטקייַט גראדן ליכט פֿאַר אַ געגעבן מאַטעריאַל, די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג איז באמערקט.

צוויי טיריז צונויפשטויס שוועריקייטן

נאָך פאָרמולע דערייווד מאַקס Planck, וויסנשאַפֿט פאַסעד מיט אַ דילעמאַ. ביז אַהער דערייווד פאָכן, און קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט, וואָס זענען געווען עפענען אַ ביסל שפּעטער, קען נישט עקסיסטירן אין די ראַם פון די בכלל אנגענומען געזעצן פון פיזיק. אין לויט מיט די ילעקטראָומאַגנעטיק, די אַלט טעאָריע, אַלע די עלעקטראָנס פון דעם גוף, וואָס Falls אויף די ליכט זאָל קומען אין געצווונגען אַסאַליישאַן אין דער זעלביקער אָפטקייַט. דאס וואָלט דזשענערייט אַ Infinite קינעטיק ענערגיע אַז איז גאַנץ אוממעגלעך. דערצו, פֿאַר די אַקיומיאַליישאַן פון די required סומע פון מנוחה וואָלט בלייַבן די עלעקטראָן ענערגיע איז נייטיק צו קענען צו טענס פון מינוט, בשעת די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג, אין פיר, עס איז נישט די מינדסטע פאַרהאַלטן. ווייַטער צעמישונג איז אויפֿגעשטאַנען אויך פֿון די פאַקט אַז די ענערגיע פון פאָטאָעלעקטראָנס טוט נישט אָפענגען אויף די מאַכט פון ליכט. דערצו, האט ניט די רויט ברעג פון די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג, און איז געווען ניט קאַלקיאַלייטיד פּראַפּאָרשאַנאַל צו די אָפטקייַט פון די עלעקטראָן קינעטיק ענערגיע פון ליכט האט שוין אָפּענעד. די אַלט טעאָריע קען נישט דערקלערן קלאר קענטיק צו די אויג פון גשמיות דערשיינונגען, און די נייַ האט נישט נאָך גאָר געארבעט אויס.

ראציאנאליזם אלבערטא יינשטיינאַ

בלויז אין 1905, די גרויס פיסיסיסט אַלבערט עינסטעין געוויזן אין פיר און אַרטיקיאַלייטאַד אין טעאָריע, וואָס עס איז - דער אמת נאַטור פון ליכט. און קוואַנטום פאָכן פּראָפּערטיעס, עפענען דורך צוויי פאַרקערט יעדער אנדערע היפּאָטהעסעס אין גלייַך פּאַרץ טאָכיק צו פאָטאָנס. צו פאַרענדיקן די בילד לאַקקעד בלויז דער פּרינציפּ פון דיסקרעטענעסס, דאס הייסט די פּינטלעך אָרט פון פאָטאָנס אין פּלאַץ. יעדער Photon - אַ פּאַרטאַקאַל אַז קענען זיין אַבזאָרבד אָדער ימיטיד ווי אַ גאַנץ. עלעקטראָן "סוואַלאָוינג" ינווערד Photon ינקריסאַז זייַן אָפּצאָל אויף די ווערט פון די ענערגיע אַבזאָרבד דורך די פּאַרטיקאַלז. ווייַטער, ין די פאָטאָקאַטהאָדע עלעקטראָן באוועגט צו זייַן ייבערפלאַך, בשעת מיינטיינינג אַ "טאָפּל דאָזע" פון ענערגיע, וואָס רעזולטאַט טורנס אין קינעטיק ענערגיע. אין דעם פּשוט שטייגער, און פאָטאָעלעקטריק ווירקונג איז געטראגן אויס אין וואָס קיין דילייד אָפּרוף. אין די ענדיקן פון די עלעקטראָן טראגט אַ קוואַנטום זיך, וואָס Falls אויף די ייבערפלאַך פון דעם גוף, ריידיייטינג מיט אַפֿילו מער ענערגיע. די גרעסער די נומער פון פאָטאָנס Produced - די מער שטאַרק ראַדיאַציע, ריספּעקטיוולי, און די פלוקטואַטיאָן פון די ליכט פאָכן וואקסט.

די סימפּלאַסט דעוויסעס, וואָס זענען באזירט אויף דעם פּרינציפּ פון די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג

נאָך די דיסקאַוועריז געמאכט דורך דייַטש סייאַנטיס אין די אָנהייב פון די twentieth יאָרהונדערט, די אַפּלאַקיישאַן געץ אין די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט פֿאַר די פּראָדוצירן פון פאַרשידן דעוויסעס. המצאות, וועמענס אָפּעראַציע איז די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג, גערופֿן זונ סעלז, די סימפּלאַסט רעפּריזענאַטיוו פון וואָס - די וואַקוום. צווישן זייַן דיסאַדוואַנטידזשיז קענען זיין גערופֿן שוואַך איצטיקן קאַנדאַקטיוואַטי, נידעריק סענסיטיוויטי צו לאַנג פאָכן ראַדיאַציע, וואָס איז וואָס עס קענען ניט זיין געניצט אין אַק סערקאַץ. דעם וואַקוום מיטל איז וויידלי געניצט אין פאָטאָמעטרי, זיי מעסטן די שטאַרקייַט פון ברייטנאַס און ליכט קוואַליטעט. ער האט אויך plays אַ וויכטיק ראָלע אין פאָטאָטעלעפאָנאַה און בעשאַס אַודיאָ פּלייבאַק.

Photovoltaic סעלז מיט קאַנדאַקשאַן פֿעיִקייטן

עס איז געווען גאַנץ אַ אַנדערש טיפּ פון דיווייסאַז, וואָס זענען באזירט אויף די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט. זייער ציל - צו טוישן די טרעגער געדיכטקייַט. דאס דערשיינונג איז מאל האָט גערופֿן דעם ינערלעך פאָטאָעלעקטריק ווירקונג, און עס איז די באזע פון אָפּעראַציע פאָטאָקאָנדוקטאָרס. די סעמיקאַנדאַקטערז זענען פּלייינג אַ זייער וויכטיק ראָלע אין אונדזער טעגלעך לעבן. פֿאַר די ערשטער מאָל זיי אנגעהויבן צו נוצן די רעטראָ קאַרס. דעריבער זיי צושטעלן די עלעקטראָניק און באַטאַרייע אָפּעראַציע. אין די מיטל פון די twentieth יאָרהונדערט אנגעהויבן צו צולייגן אַזאַ זונ סעלז פֿאַר בנין ספּייסשיפּס. ביז איצט, רעכט צו דער ינערלעך פאָטאָעלעקטריק ווירקונג אַרבעטן די טורנסטילעס אין די ונטערבאַן, פּאָרטאַטיוו קאַלקולאַטאָרס און זונ פּאַנאַלז.

פאָטאָטשעמיקאַל ריאַקשאַנז

ליכט, די נאַטור פון וואָס איז געווען בלויז טייל בנימצא וויסנשאַפֿט אין די twentieth יאָרהונדערט, אין פאַקט, עס איז משפּיע די כעמיש און בייאַלאַדזשיקאַל פּראַסעסאַז. אונטער דער השפּעה פון לויפן סטאַרץ קוואַנטום מאָלעקולאַר דיססאָסיאַטיאָן פּראָצעס און זייער מערדזשער מיט די אַטאָמס. אין וויסנשאַפֿט, דאָס איז באקאנט ווי פאָטאָטשעמיסטרי, און אין דער נאַטור פון איין פון זייַן מאַניפעסטאַטיאָנס איז פאָטאָסינטהעסיס. עס איז רעכט צו ליכט כוואליעס פּראַסעסאַז פון ימישאַן פון זיכער סאַבסטאַנסיז Produced by סעלז אין די עקסטראַסעללולאַר פּלאַץ, ווערביי דער פאַבריק ווערט גרין.

ווירקן די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט און מענטשלעך זעאונג. געטינג אויף די רעטינאַ, אַ Photon טריגערז די פּראָצעס פון דיקאַמפּאָוזישאַן פון פּראָטעין מאַלאַקיולז. דעם אינפֿאָרמאַציע איז טראַנספּאָרטאַד דורך נוראַנז אין דעם מאַרך, און נאָך באַהאַנדלונג, מיר קענען אַלע זען די ליכט. ניגהטפאַלל פּראָטעין מאַלאַקיול איז געזונט און זעאונג איז אַקאַמאַדייטאַד צו די נייע באדינגונגען.

רעזולטאַטן

We found אויס אין די לויף פון דעם אַרטיקל, וואָס איז דער הויפּט די קוואַנטום פּראָפּערטיעס פון ליכט זענען געוויזן אין אַ דערשיינונג האָט גערופֿן דעם פאָטאָעלעקטריק ווירקונג. יעדער Photon האט זייַן אָפּצאָל און מאַסע, און ווען קאָנפראָנטעד מיט אַ עלעקטראָן Falls אין עס. קוואַנטום און עלעקטראָן ווערן איינער, און זייער קאַמביינד ענערגיע איז קאָנווערטעד אין קינעטיק ענערגיע, וואָס, שטרענג גערעדט, נייטיק פֿאַר די ימפּלאַמענטיישאַן פון די פאָטאָעלעקטריק ווירקונג. די כוואַליע אַסאַליישאַן אַזוי Produced זאל פאַרגרעסערן די Photon ענערגיע, אָבער בלויז צו אַ זיכער מאָס.

פאָטאָעלעקטריק ווירקונג הייַנט איז אַ יקערדיק קאָמפּאָנענט פון רובֿ טייפּס פון עקוויפּמענט. אויף זייַן יקער די בנין פּלאַץ שיפּס און סאַטאַלייץ, אַנטוויקלען זונ סעלז זענען געניצט ווי אַ מקור פון אַגזיליערי ענערגיע. אין נאך, די ליכט כוואליעס האָבן אַ גרויס פּראַל אויף די כעמיש און בייאַלאַדזשיקאַל פּראַסעסאַז אויף דער ערד. די קאָסט פון פּראָסט זונשייַן די געוויקסן זענען גרין, דער ערד 'ס אַטמאָספער איז פּיינטיד פול פּאַליטרע פון בלוי, און מיר זען די וועלט ווי עס איז.