Дифракция в параллельных лучах. Дифракционная решётка. Разрешающая способность дифракционной решётки

18. Дифракция в параллельных лучах. Дифракционная решётка. Разрешающая способность дифракционной решётки.

Дифракционная решётка-система параллельных равных по ширине, лежащей в одной плоскости и разделённых равными по ширине непрозрачными промежутками. Дифракционная решётка может быть использована как спектральный прибор. Суммарная ширина прозрачной и непрозрачной полосы называется периодом дифракционной решетки d. Щели являются когерентными источниками.  Разрешающая способность дифракционной решётки пропорциональна m спектру и числу N щелей, т.е. при заданном числе щелей увеличивается при переходе к большим значениям порядка m интерференции: R= mN

19. Энергия и импульс световых квантов. Давление света. Кванты электромагнитного излучения называются фотоном.

Энергия светового кванта: e₀=hn=hc/l , где h- постоянная Планка (дж с).

Импульс светового кванта: p_g =e₀/c= hn/c ,при массе покоя фотона m=0

Давление света:  Eе=Nhn - энергия всех фотонов, подающих на единицу поверхности в единицу времени, Eе/c=w – объемная плотность энергии излучения, r- коэф. отражения света от поверхности.

Давление света на поверхность обусловлено тем, что каждый фотон при соударении с поверхностью передает ей свой импульс. Фотон- порция энергии света

20.Внешний фотоэффект.

Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Наблюдается в твердых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках). Законы Столетова для внешнего фотоэффекта:

1 Закон: при фискальной частоте подающего света число фотоэлектронов вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света;

2 Закон: max начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

3 Закон: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть min частота света (зав. от хим. прир. вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект не возможен.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

21.Эффект Комптона. Диаграмма импульсов для рассеяния фотона на свободном электроне.

Эффект Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и т.д.) на свободных электронах вещества, сопровождающееся увеличение длинны волны. Он основан на квантовых представлениях о природе света. Эффект Комптона – результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами вещества. В процессе этого столкновения фотон передает электрону часть своих энергии и импульса в соответствии с законом их сохранения, , где q - угол рассеяния, mo – масса покоя электрона.

Диаграмма импульсов для рассеяния фотона на свободном электроне. Рассеяние происходит при взаимодействии фотона со свободным электроном, а фотоэффект – со связанными электронами. При столкновении фотона со свободным электроном не может произойти поглощение фотона, так как это находится в противоречии с законами сохранения импульса и энергии. При взаимодействии фотона со свободными электронами может наблюдаться только их рассеяние т. е. Эффект Комптона.

22. Волновое свойство микрочастиц. Гипотеза Деброля.

 Волновые свойства света. Свет - сферическая волна, распространяющаяся во всех направлениях от источника света. Она подвержена интерференции, дифракции.

Гипотеза Деброля. Гипотеза утверждает, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами. С каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики – энергии E и импульс p, а с другой – волновые характеристики – частота и длинна волны:

E = hn, p = h/n

Таким образом, любой частицы, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс с длинной волны, оред. по формуле Бройля:  Это отношение справедливо для любой частицы с импульсом p.

23. Соотношение неопределенностей Гейзенберга, микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно и определенную координату (x, y, z), и определенную соответствующую проекцию импульса (px,py,pz), причем неопределенности этих величин удовлетворяют условиям

DxDpx ³h,  DyDpy ³h,  DzDpz ³h, т.е. произведение неопределенностей координаты и соответствующей ей проекции импульса не может быть меньше величины порядка h. Соотношение неопределенностей для энергии E и времени t: DEDt ³h. DE- неопределенность энергии некоторого состояния системы, Dt – промежуток времени, в течение которого оно существует.

24.Свойство волновой функции. Уравнение Шредингера.

Уравнение справедливо для любой частицы, движущийся с малой скоростью.

25.Квантовая энергия электронов в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенкам.  

26.Боровская теория атомов водорода. Квантовые постулаты Бора.

1)«постулат о стационарных состояниях»:

Атомы могут существовать длительное время только в определенных состояниях; в этих состояниях, несмотря на движение электронов в атоме, атомы не излучают и не поглощают энергию. В этих состояниях атомы обладают энергиями, образующими дискретный (прерывистый) ряд. Эти состояния получили название стационарные. m_eur=nh/2p.

2)«постулат условия частот»:

При переходе из одного стационарного состояния в другое атомы поглощают или испускают строго определенное количество энергии. hn=En-Em, где n- исходный уровень, m- уровень, на который перешел электрон; когда n>m, то энергия излучается, когда n<m, то энергия поглощается.

27.Энергетические зоны в кристаллах. Металлы. Диэлектрик. Полупроводники.

Полупроводники – в широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности d, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока). К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов. Полупроводники преобразуют ток. К ним относятся: германий, кремний и тд. Отличается от проводников характером зависимости электропроводности от температуры. Удельное сопротивление с увеличением t⁰ не растет как у металлов, а наоборот резко уменьшается. При низких t⁰  полупроводник ведет себя как диэлектрик. Проводимость полупроводников, обусловлена наличием у них свободных электронов, называют электронной проводимостью

d= d₀  Где d₀ - постоянный коэффициент , соот. электропроводности при T стрем. к бесконечности

Диэлектрики – тела в которых практически отсутствуют свободные заряды ( стекло, пластмасса). В диэлектриках нет свободных зарядов. Полярные диэлектрики состоят из диполей, которые в отсутствие электрического поля расположены хаотично, и суммарное электрическое поле в диэлектриках равно нулю. Диполь представляет собой совокупность равных по модулю и разноименных зарядов, находящихся на малом расстоянии друг от друга. Независимо от природы диэлектрика напряженность внешнего поля в нем всегда ослаблена в e раз: e = Ео/Е. Относительная диэлектрическая проницаемость e показывает, во сколько раз напряженность электрического поля в диэлектрики меньше, чем в вакууме.

Металлы. В узлах кристаллической решетки располагаются + ионы металла. В металлах между положительными ионами хаотически, подобно молекулам газа, движутся свободные электроны, наличие которых обеспечивает хорошую электропроводность металлов. Если внутри металла нет электрического поля, то движение электронов хаотично, и в каждый момент скорости различных электронов имеют разную величину и направление. Металлы встреч. В виде полекресталлов.

28. Атомное ядро. Нуклоны. Ядерная сила. Энергия связи нуклонов в ядре.

Состав ядра атома.

Атом образован из нуклонов, которые в свою очередь состоят из двух видов микрочастиц - протонов и нейтронов. Z- число протонов, N- число нейтронов, A=Z+N- массовое число. По составу атомного ядра элементы делятся на:

1)изотопы - химические элементы, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов;

2)изобары- атомы с различным составом ядра, но с одинаковым числом нуклонов;

3)изотон - атомы, имеющие ядра с одинаковым числом нейтронов.

Атомное ядро характеризуется зарядом Ze, где Z – зарядовое число ядра. Нуклоны – протоны и нейтроны. Ядерная сила – силы, превышающие кулоновские силы отталкивания между протонами. Основные свойства:

1) явл. силами притяжения;

2)явл. короткодействующими;

3)зарядовая независимость- силы имеют не эл.природу;

4)свойственно насыщение - удельная эн. не ростет, а остается постоянной;

5)зависит от ориентации спинов взаимод. нуклонов;

6)не явл. центральными.

Энергия связи нуклонов в ядре. Оболочечная модель предполагает распределение нуклонов в ядре по дискретным энергетическими уровням, заполняемым нуклонами, и связывает устойчивость этих ядер с заполнением этих уровней.

29. Альфа – распад и бета- распад. Закон радиоактивного распада.

Закон радиоактивного распада: , где N0 – начальное число не распавшихся ядер (t = 0), N – число не распавшихся ядер в момент времени t . Формула выражает закон радиоактивного распада, согласно которому число не распавшихся ядер убывает со временем по экспоненциальному закону.

Альфа – распад.

Бета- распад.