ฟิสิกส์ควอนตัม: คุณสมบัติที่ควอนตัมของแสง

คุณเคยคิดเกี่ยวกับสิ่งที่ถือว่าในความเป็นจริงปรากฏการณ์แสงจำนวนมาก? ตัวอย่างเช่นใช้ผลตาแมวคลื่นความร้อนกระบวนการเคมีและชอบ - ทุกคุณสมบัติควอนตัมของแสง หากพวกเขาไม่ได้รับการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ทำงานจะไม่ได้ย้ายจากจุดที่ตายแล้วในความเป็นจริงเช่นเดียวกับความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค การศึกษาของพวกเขาส่วนของเลนส์ควอนตัมซึ่งจะเชื่อมโยงความสัมพันธุ์กับสาขาเดียวกันของฟิสิกส์

คุณสมบัติควอนตัมของแสง: ความหมาย

จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ การตีความที่ชัดเจนและครอบคลุมของนี้ ปรากฏการณ์แสง ไม่สามารถให้ พวกเขาจะใช้ประสบความสำเร็จในด้านวิทยาศาสตร์และชีวิตประจำวันบนพื้นฐานนี้จะไม่เพียง แต่สร้างสูตร แต่ปัญหาทั้งในฟิสิกส์ กำหนดตัดสินใจขั้นสุดท้ายจะได้รับเฉพาะจากนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ที่สรุปกิจกรรมของรุ่นก่อน ดังนั้นคุณสมบัติที่คลื่นควอนตัมของแสงและ - ผลของคุณสมบัติของ emitters ตนอะตอมซึ่งมีอิเล็กตรอน ควอนตัม (หรือโฟตอน) จะเกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปเพื่อลดระดับพลังงานจึงสร้างพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้า

สังเกตแสงแรก

XIX столетии. สมมติฐานเกี่ยวกับการปรากฏตัวของคุณสมบัติที่ควอนตัมของแสงที่ปรากฏในศตวรรษที่สิบเก้า นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบและขยันขันแข็งปรากฏการณ์เช่นเลนส์โพลาไรซ์รบกวนและ ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงที่ได้มา มันก็ขึ้นอยู่กับการเร่งความเร็วของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในระหว่างการแกว่งของร่างกาย เป็นผลให้ความร้อนตามด้วยคลื่นของแสงที่ปรากฏอยู่ข้างหลังเขา สมมติฐานแรกของผู้เขียนในเรื่องนี้ได้เกิดขึ้นอังกฤษดีเรย์ลี เขาได้รับการยกย่องเป็นระบบของการฉายรังสีที่เท่าเทียมกันและถาวรคลื่นและในสถานที่คับแคบ ตามข้อสรุปของตนกับการลดลงของความยาวคลื่นผลผลิตของพวกเขาควรจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องนอกจากนี้ยังต้องมีรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ ในทางปฏิบัติทั้งหมดนี้ยังไม่ได้รับการยืนยันและจะเอาทฤษฎีอื่น

สูตรของพลังค์

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. ในตอนต้นของศตวรรษที่ XX Maks ไม้กระดาน - นักฟิสิกส์เยอรมันเกิด - ได้หยิบยกสมมติฐานที่น่าสนใจ ตามที่เธอปล่อยและการดูดซึมของแสงไม่ได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นความคิดก่อนหน้านี้และบางส่วน - ควอนตั้มหรือที่พวกเขาจะเรียกว่าโฟตอน h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. คงที่ของพลังค์ได้รับการแนะนำ - ปัจจัยสัดส่วนแทนด้วยตัวอักษร H และมันเท่ากับ 6.63 × 10 ^-34 J · s v – частота света. ในการคำนวณการใช้พลังงานของโฟตอนแต่ละจำเป็นหนึ่งค่ามากขึ้น - วี - ความถี่ของแสง คงที่ของพลังค์คูณด้วยความถี่และเป็นผลให้ได้รับพลังงานของโฟตอนเดียว เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้อย่างถูกต้องและถูกต้องความปลอดภัยในสูตรง่ายๆคุณสมบัติควอนตัมของแสงซึ่งเคยถูกค้นพบโดยเอชเฮิรตซ์และได้รับมอบหมายเป็นผลตาแมว

การค้นพบของผลตาแมว

ในฐานะที่เราได้กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ Genrih Gerts เป็นครั้งแรกที่ดึงความสนใจไปที่คุณสมบัติของควอนตัมแสง nezamechaemye ก่อนหน้านี้ ผลตาแมวถูกค้นพบในปี 1887 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ร่วมสว่างแผ่นสังกะสีและเหล็กของ electrometer ที่ ในกรณีที่แผ่นมาถึงประจุบวก, electrometer ที่ไม่ได้ออกจากโรงพยาบาล ถ้าประจุลบถูกปล่อยออกมาอุปกรณ์เริ่มต้นที่จะปล่อยเร็วที่สุดเท่าที่แผ่นตก ray รังสีอัลตราไวโอเลต ในช่วงนี้ประสบการณ์มันก็พิสูจน์ให้เห็นว่าแผ่นมีการสัมผัสกับแสงที่สามารถแผ่ค่าใช้จ่ายไฟฟ้าเชิงลบซึ่งต่อมาได้รับการตั้งชื่อที่เหมาะสม - อิเล็กตรอน

Stoletova ประสบการณ์

การทดลองการปฏิบัติที่มีอิเล็กตรอนดำเนินการวิจัยรัสเซียอเล็กซานเด Stoletov สำหรับการทดลองของเขาเขาใช้หลอดแก้วสูญญากาศและสองขั้วไฟฟ้า ขั้วหนึ่งที่ใช้สำหรับระบบส่งกำลังและที่สองได้รับการส่องสว่างและจะถูกนำไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่ ในระหว่างการดำเนินการนี้ในปัจจุบันเริ่มที่จะเพิ่มความแข็งแรง แต่หลังจากที่ในขณะที่มันจะกลายเป็นอย่างต่อเนื่องและสัดส่วนโดยตรงกับรังสีของแสง เป็นผลให้พบว่าพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับการล่าช้าแรงดันไฟฟ้าไม่ขึ้นอยู่กับอำนาจของแสง แต่การเพิ่มขึ้นของความถี่ของแสงที่ทำให้เกิดการเติบโตตัวเลขนี้

คุณสมบัติใหม่ควอนตัมของแสง: ผลตาแมวและกฎหมาย

ในระหว่างการพัฒนาของเฮิรตซ์ทฤษฎีและการปฏิบัติ Stoletov ได้ถูกถอนออกสามกฎหมายพื้นฐานซึ่งเป็นมันเปิดออกโฟตอนที่มีการทำงาน:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. ไฟที่ตกอยู่บนพื้นผิวของร่างกายเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแข็งแรงของความอิ่มตัวในปัจจุบัน

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. ไฟไม่ได้ส่งผลกระทบต่อพลังงานจลน์ของโฟโต แต่ความถี่ของแสงที่เป็นสาเหตุของการเจริญเติบโตเชิงเส้นล่าสุด

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. มีชนิดของการเป็น "ขอบสีแดงของผลตาแมว." บรรทัดล่างคือว่าถ้าความถี่น้อยกว่าไฟแสดงสถานะความถี่ขั้นต่ำสำหรับวัสดุที่กำหนดผลตาแมวเป็นที่สังเกต

สองทฤษฎีความลำบากในการปะทะกัน

หลังจากสูตรที่ได้มาแม็กซ์พลังค์วิทยาศาสตร์ต้องเผชิญกับภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออก คลื่นลูกที่ได้มาก่อนหน้านี้และคุณสมบัติของควอนตัมแสงซึ่งเปิดเล็ก ๆ ต่อมาไม่สามารถอยู่ในกรอบของกฎหมายที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปของฟิสิกส์ สอดคล้องกับแม่เหล็กไฟฟ้าทฤษฎีเก่าอิเล็กตรอนทั้งหมดของร่างกายซึ่งตรงกับแสงควรเข้ามาสั่นบังคับที่ความถี่เดียวกัน นี้จะสร้างพลังงานจลน์อนันต์ที่เป็นไปไม่ได้เลยทีเดียว นอกจากนี้สำหรับการสะสมของจำนวนเงินที่ต้องส่วนที่เหลือจะยังคงเป็นพลังงานอิเล็กตรอนเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้สามารถหลายสิบนาทีในขณะที่ผลตาแมวในทางปฏิบัติที่มีอยู่ไม่น้อยล่าช้า ความสับสนที่เกิดขึ้นนอกจากนี้ยังมาจากความจริงที่ว่าพลังงานของ photoelectrons ไม่ได้ขึ้นอยู่กับอำนาจของแสง นอกจากนี้ไม่ได้มีขอบสีแดงของผลตาแมวและไม่ได้คำนวณสัดส่วนกับความถี่ของอิเล็กตรอนพลังงานจลน์ของแสงที่ได้รับการเปิด ทฤษฎีเก่าไม่สามารถอธิบายได้อย่างชัดเจนมองเห็นสายตาของปรากฏการณ์ทางกายภาพและใหม่ยังไม่ได้ทำงานอย่างเต็มที่

Rationalism อัลเบอร์ต้า Eynshteyna

เฉพาะในปี 1905 นักฟิสิกส์ที่ดีอัลเบิร์ตไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่าในทางปฏิบัติและรถบรรทุกในทางทฤษฎีว่ามันคืออะไร - ธรรมชาติที่แท้จริงของแสง และคุณสมบัติของคลื่นควอนตัมเปิดสองตรงข้ามกันสมมติฐานอื่น ๆ ในส่วนเท่า ๆ กันโดยธรรมชาติเพื่อโฟตอน เพื่อให้ภาพขาดเพียงหลักการของ discreteness คือตำแหน่งที่แน่นอนของโฟตอนในพื้นที่ แต่ละโฟตอน - อนุภาคที่สามารถดูดซึมหรือปล่อยออกมาโดยรวม อิเลคตรอน "กลืน" โฟตอนขาเข้าเพิ่มขึ้นของค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับคุณค่าของพลังงานที่ดูดซึมโดยอนุภาค นอกจากนี้ภายในอิเล็กตรอน photocathode ย้ายไปพื้นผิวของมันในขณะที่รักษา "ยาคู่" ของพลังงานซึ่งผลผลิตจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ในลักษณะที่เรียบง่ายนี้และผลตาแมวจะดำเนินการในที่ไม่มีปฏิกิริยาล่าช้า ที่เสร็จสิ้นของอิเล็กตรอนผลิตควอนตัมของตัวเองซึ่งตกอยู่บนพื้นผิวของร่างกายแผ่มีพลังงานมากยิ่งขึ้น ยิ่งจำนวนของโฟตอนผลิต - รังสีมีประสิทธิภาพมากขึ้นตามลำดับและความผันผวนของคลื่นแสงที่เติบโตขึ้น

อุปกรณ์ที่ง่ายซึ่งจะขึ้นอยู่กับหลักการของผลตาแมว

หลังจากการค้นพบที่ทำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันที่จุดเริ่มต้นของศตวรรษที่ยี่สิบแอพลิเคชันที่ได้รับในคุณสมบัติที่ควอนตัมของแสงสำหรับการผลิตของอุปกรณ์ต่างๆ สิ่งประดิษฐ์ที่มีการดำเนินการเป็นผลตาแมวที่เรียกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ตัวแทนที่ง่ายซึ่ง - สูญญากาศ ท่ามกลางข้อเสียของมันสามารถเรียกได้ว่าการนำปัจจุบันอ่อนแอไวต่ำรังสีคลื่นยาวซึ่งเป็นเหตุผลที่มันไม่สามารถนำมาใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ อุปกรณ์สูญญากาศที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเสลี่ยงพวกเขาวัดความแข็งแรงของความสว่างและคุณภาพแสง นอกจากนี้เขายังมีบทบาทสำคัญในการ fototelefonah และในระหว่างการเล่นไฟล์เสียง

เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีฟังก์ชั่นการนำ

มันก็ค่อนข้างแตกต่างกันประเภทของอุปกรณ์ซึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของควอนตัมของแสง วัตถุประสงค์ของพวกเขา - เพื่อเปลี่ยนความหนาแน่นของผู้ให้บริการ ปรากฏการณ์นี้บางครั้งเรียกว่าผลตาแมวภายในและก็เป็นพื้นฐานของการดำเนินการ photoconductors เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้จะมีบทบาทสำคัญมากในชีวิตประจำวันของเรา เป็นครั้งแรกที่พวกเขาเริ่มที่จะใช้รถย้อนยุค แล้วพวกเขาก็ให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่ดำเนินการ ในช่วงกลางของศตวรรษที่ยี่สิบเริ่มใช้เซลล์แสงอาทิตย์ดังกล่าวสำหรับการสร้างยานอวกาศ จนถึงขณะนี้เนื่องจากผลตาแมวภายในดำเนินการหมุนในสถานีรถไฟใต้ดิน, เครื่องคิดเลขแบบพกพาและแผงเซลล์แสงอาทิตย์

ปฏิกิริยาเคมี

แสงธรรมชาติซึ่งเป็นเพียงบางส่วนวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ยี่สิบในความเป็นจริงมันมีผลต่อสารเคมีและชีวภาพกระบวนการ ภายใต้อิทธิพลของการไหลเริ่มควอนตัมกระบวนการแยกออกจากโมเลกุลและการควบรวมกิจการของพวกเขากับอะตอม ในสาขาวิทยาศาสตร์นี้เป็นที่รู้จักกันเคมีและในลักษณะของการเป็นหนึ่งในอาการของมันคือการสังเคราะห์แสง เป็นเพราะคลื่นแสงกระบวนการของการปล่อยสารบางอย่างที่ผลิตจากเซลล์ในพื้นที่ extracellular โดยพืชจะกลายเป็นสีเขียว

ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติที่ควอนตัมของแสงและวิสัยทัศน์ของมนุษย์ การเดินทางบนจอประสาทตา, โฟตอนทริกเกอร์กระบวนการของการสลายตัวของโมเลกุลโปรตีน ข้อมูลนี้จะถูกขนส่งโดยเซลล์ประสาทในสมองและหลังการรักษาเราทุกคนสามารถมองเห็นแสง โมเลกุลโปรตีนค่ำมีการเรียกคืนและวิสัยทัศน์จะรองรับกับเงื่อนไขใหม่

ผล

เราพบว่าในหลักสูตรของบทความนี้ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคุณสมบัติที่ควอนตัมของแสงที่แสดงอยู่ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าผลตาแมว แต่ละโฟตอนมีค่าใช้จ่ายและมวลของมันและเมื่อเผชิญหน้ากับอิเล็กตรอนหลุดเข้าไป ควอนตัมและอิเล็กตรอนกลายเป็นหนึ่งและพลังงานรวมของพวกเขาจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ซึ่งอย่างเคร่งครัดพูดที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานของผลตาแมว ความผันผวนคลื่นผลิตจึงอาจเพิ่มพลังงานโฟตอน แต่เพียงเพื่อเป็นมาตรการบางอย่าง

ผลตาแมววันนี้เป็นองค์ประกอบสำคัญของเกือบทุกประเภทของอุปกรณ์ บนพื้นฐานของการสร้างเรือพื้นที่และดาวเทียมในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานเสริม นอกจากนี้คลื่นแสงมีผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อสารเคมีและชีวภาพกระบวนการบนโลก ค่าใช้จ่ายของแสงแดดสามัญพืชมีสีเขียวชั้นบรรยากาศของโลกเป็นสีจานสีเต็มรูปแบบของสีฟ้าและเรามองเห็นโลกตามที่มันเป็น