Толық ҰБТ тапсыру
Қазақша

Фотондар. Жарық қысымы.

Конспект

Жарық фотондары бөлшек ретінде импульске ие болады және оны денеге шағылу және жұтылу кезінде береді.

 

\(p=mc=\frac{h \nu}c=\frac h \lambda\) \(h \nu = mc^2 \Rightarrow\) \(m=\frac{h\nu}{c^2}\)

фотонның тыныштық массасы

\(m_0=0 \)

 

Фотон импульсінің бар болуы жарық қысымы арқылы дәлелденеді. Орыс физигі П.Н.Лебедев 1900 жылы жарықтың қатты денелерге және 1907--1910 жылдары газдарға түсіретін қысымын өлшеді. П.Н.Лебедев жарық шоғын кезек-кезек жылтыр және қарайтылған пластинкаға бағыттап, теориялық дәлелденгендей жарық қысымы қарайтылған пластинаға қарағанда жылтыр пластинкаға екі есе үлкен екендігін анықтады. Шындығында с жылдамдықпен қозғалған N фотонның ағыны дененің \(1\ м^2\) бетіне түсе отырып 1 с-та бетке \(p=\frac{Nh\nu}c=\frac{NE}c\) импульс береді. Бұл дененің \(1\ м^2\) бетіне түсірілген қысым. Олай болса, тәжірбиенің нәтижесінде дененің \(1\ м^2\) бетіне түсірілген қысым күші \(F = 4 \cdot 10^{-8}\) Н. Максвелл электромагниттік толқынның қысымы үшін \(P = (1+\rho)\omega_{орт}\) формуласын алды. Мұнда \(\rho\) – шағылу коэффициенті, абсолют қара беттерден \(ρ=0\), айналық беттерден \( ρ=1,\) ал \(ω_{орт}\) – толқын энергиясының орташа тығыздығы. Сонымен әр түрлі беттер үшін \(P=\frac{Nh\nu}c(1+\rho)\)

 

Жарық қысымы 1 с ішінде жарық кванттарының ағынымен дененің әрбір квадрат метріне берілетін толық энегиямен анықталады. Сонымен жарық қысымы жарықтың: әрі электромагниттік, әрі кванттық екі жақты табиғатының маңызды дәлелдерінің бірі. Жарықтың бұл қасиеті жарық дуализмі деп аталады.

 

\(p=\frac h\lambda \to \lambda = \frac hp,\) мұндағы λ-де Бройль толқын ұзындығы.



Сұрақтар
  1. Рубинді лазер бір импульс кезінде толқын ұзындығы \(6,6\cdot10^{-7}\) м болатын \(3,5\cdot10^{19}\) фотон шығарады. Импульс ұзақтығы \(10^{-3 }\) с болса, лазердің сәуле шығаруының орташа қуаты

     \((c=3\cdot10^8\)м/с, \(h=6,6\cdot10^{-34}\) Дж · с\()\) 

  2. Жиілігі \(10^{15}\) Гц жарық жазық айнаға перпендикуляр түседі. Шағылған кездегі фотон импульсінің өзгерісі

     \((c=3\cdot10^8\)м/с, \(h=6,6\cdot10^{-34} \)Дж · с \()\)

  3. Жарық ақ немесе қара түсті беттердің қайсысына үлкен қысым түсіретінін анықта

  4. Фотонның энергиясы \(50\cdot10^{-19}\) Дж болса, жарық сәулесінің жилігі

    \((h=6,62\cdot10^{-34}\) Дж·с\()\)

  5. Толқын ұзындығы \(1,6\cdot10^{-8}\) м болатын сәуле фотонының импульсі

    \((h=6,63\cdot10^{-34}\) Дж·с\()\)

  6. \(600\) нм толқын ұзындығы бар фотонның энергиясын анықта

    \((c=3 \cdot 10^8\) м/с, \(h=6,63 \cdot 10^{–34}\) Дж ⋅ с\()\)

  7. Фотокатодқа жұтылатын фотонның энергиясы – \(5\) эВ. Электронның катодтан шығу жұмысы – \(2\) эВ. Фототокты тоқтата алатын жапқыш потенциалдар айырмасы

    (\(1\) эВ \(= 1,6 \cdot 10^{-19}\) Дж, \(e = 1,6 \cdot 10^{-19}\) Кл)

Қате туралы хабарландыру