СХЕМА НАБЛЮДЕНИЯ КОМПТОН-ЭФФЕКТА. ФОРМУЛЫ

Комптон-эффект — явление изменения длины волны электромагнитного излучения вследствие рассеивания его электронами. , где θ — угол рассеяния (угол между направлениями распространения фотона до и после рассеяния). Перейдя к длинам волн: , где — комптоновская длина волны электрона. Уменьшение энергии фотона после комптоновского рассеяния называется комптоновским сдвигом. Эффект Комптона подтверждает существование фотонов, а также является ещё одним доказательством справедливости корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц.

Эффектом, обратным эффекту Комптона, является увеличение частоты света, претерпевающего рассеяние на релятивистских электронах, имеющих энергию выше, чем энергия фотонов. То есть в процессе такого взаимодействия происходит передача энергии от электрона фотону. Энергия рассеянных фотонов определяется выражением: , где и — энергия рассеянного и падающего фотонов соответственно, K — кинетическая энергия электрона.

ЭФФЕКТ КОМПТОНА НА ОСНОВЕ КВАНТОВЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

; ; - энергия налетающих фотонов; - энергия покоя электронов; E- энергия электронов отдачи; - энергия рассеивания фотона.

ДАВЛЕНИЕ СВЕТА НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОЙ ТЕОРИИ

С точки зрения волновой теории света электромагнитная волна представляет собой изменяющиеся и взаимосвязанные во времени и пространстве колебания электрического и магнитного полей. При падении волны на отражающую поверхность, электрическое поле возбуждает токи в приповерхностном слое, на которые действует магнитная составляющая волны. Таким образом, световое давление есть результат сложения многих сил Лоренца, действующих на частицы тела.

 

ДАВЛЕНИЕ СВЕТА НА ОСНОВЕ КОРПУСКУЛЯРНОЙ…

Если рассматривать свет как поток фотонов, то, согласно принципам классической механики, частицы при ударе о тело должны передавать ему импульс, другими словами — оказывать давление.

ОПЫТ ЛЕБЕДЕВА, РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

Радиометрический эффект — проявление действия силы отталкивания между двумя поверхностями, поддерживаемыми при разных температурах и помещенными в разреженный газ. Основной частью прибора Лебедева служили плоские лёгкие крылышки (диаметром 5 мм) из различных металлов (платина, алюминий, никель) и слюды. Крылышки подвешивались на тонкой стеклянной нити и помещались внутри стеклянного сосуда из которого выкачивался воздух. На крылышки с помощью специальной оптической системы и зеркал направлялся свет от сильной электрической дуги. Перемещение зеркал давало возможность изменять направление падения света на крылышки. Устройство прибора и методика измерения позволили свести до минимума мешающие радиометрические силы и обнаружить давление света на отражающие или поглощающие крылышки, которые под его воздействием отклонялись и закручивали нить.

 

ПОГЛОЩЕНИЕ ФОТОНОВ, СПОНТАННОЕ И ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

Вынужденное излучение — индуцированное излучение или испускание электромагнитных волн квантовыми системами (атома, молекулы, ядра и т. д.) под действием падающего на них излучения. При этом выполняется важное условие — лучи испускаемые сохраняют все характеристики лучей, вызывающих их излучение.

Гипотеза Эйнштейна состоит в том, что под действием электромагнитного поля частоты ω молекула (атом) может:

1) Перейти с более низкого энергетического уровня на более высокий c поглощением фотона энергией .

2) Перейти с более высокого энергетического уровня на более низкий с испусканием фотона энергией .

3) также, как и в отсутствие возбуждающего поля, не исключается самопроизвольный переход молекулы (атома) с верхнего на нижний энергетический уровень с испусканием фотона энергией .

Откуда принято: первый процесс называть поглощением; второй — вынужденным (индуцированным) испусканием; третий — спонтанным испусканием.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ЭЙНШТЕЙНА ДЛЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

; ;

1) ; 2) ; 3) =>

=> ; ; => .

 

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА

1) Активная среда — среда в неравновесном состоянии.

2) Система накачки — процесс создания неравновесного состояния вещества.

3) Оптический резонатор — совокупность нескольких отражающих элементов.

РУБИНОВЫЙ ЛАЗЕР

Твёрдотелый лазер. Активный элемент изготовлен из кристалла розового рубина с содержанием хрома около 0, 05%. Длина волны: 694, 3 нм. Источник накачки — импульсная лампа. Применение: голография, удаление татуировок.

ГЕЛИЙ-НЕОНОВЫЙ ЛАЗЕР

Газовый лазер. Активной средой является смесь гелия и неона. Источник накачки — электрический разряд.

Применение: интерферометрия, голография, спектроскопия, считывание штрих-кодов, демонстрация оптических эффектов.

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: