Те значення напруги, при якому припиняється фотострум, називається затримуючою напругою - U з.

При такій напрузі енергія електричного поля стає рівна кінетичній енергії електрона:

m u ² / 2 = e U з.

Тоді можна визначити величину швидкості вирваних електронів:

 

u = Ö 2 e Uз / m

тут е - заряд електрона; U - напруга між анодом і катодом; m - маса електрона.

З формули видно, що енергія вирваних світлом електронів не залежить від інтенсивності світла, яке їх вириває.

На дослідах було встановлено, що кінетична енергія фотоелектронів залежить лише від частоти падаючого світла. Це дає змогу сформулювати другий закон фотоефекту:

Максимальна кінетична енергія фотоелектронів з частотою світла зростає лінійно, залежить від матеріалу катода і не залежить від інтенсивності світлового випромінювання.

Якщо на електрод по черзі спрямовувати різні монохроматичні випромінювання, можна помітити, що із збільшенням довжини хвилі світла кінетична енергія вирваних електронів зменшується і при досить великій довжині хвилі фотоефект припиняється.

Найбільша довжина хвилі при якій ще може виникнути фотоефект, називається червоною межею фотоефекту для даного матеріалу.

Досліди з різними матеріалами катода дали можливість встановити третій закон фотоефекту:

Червона межа фотоефекту визначається тільки матеріалом електрода і не залежить від інтенсивності світлового випромінювання.

Три закони фотоефекту

1. Кількість фотоелектронів прямо пропорційна інтенсивності світла.

2. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності світла, кінетична енергія фотоелектронів прямо пропорційна частоті світла.

3. Для кожної речовини існують порогові значення частоти та довжини хвилі світла, які відповідають межі існування фотоефекту; світло з меншою частотою та більшою довжиною хвилі фотоефекту не викликає.

Оскільки це порогове значення завжди ближче до червоного світла, то йому дали назву червона межа фотоефекту.

Зрозуміло, що червона межа фотоефекту існує завдяки притягуванню електронів до ядер. Разом з тим, останній закон не можна пояснити на основі уявлення про світло як неперервні плавні коливання у вакуумі-ефірі: такі хвилі мали довго розгойдувати електрони до того моменту, коли швидкість останніх стала б достатньою для відриву від металу.

Повне пояснення фотоефекту належить Альберту Ейнштейну, який використав ідею німецького фізика М.Планка про те, що світло випромінюється і поширюється окремими порціями — квантами (або інша назва фотони). Для обчислення енергії кванта світла Макс Планк запропонував просту формулу ε= hν.

Ейнштейн висловив припущення, що фотоефект відбувається внаслідок поглинання фотоном одного кванта, а інші кванти не можуть брати участь у цьому процесі. Тоді енергія одного кванта світла (фотона) витрачається на подолання бар'єру (виконання роботи виходу, відриву від матеріалу) і надання кінетичної енергії фотоелектрону.

Це дозволило йому записати закон збереження енергії для процесу — наведене вище рівняння Ейнштейна для фотоефекту.

 

                                         Рівняння Ейнштейна

Рівняння Ейнштейна — основні рівняння загальної теорії відносності. Невідомою величиною в рівняннях Ейнштейна є метричний тензор

де — тензор Річчі, — скалярна кривина, — метричний тензор, — космологічна константа, — тензор енергії-імпульсу, який визначає негравітуючу матерію, енергію та сили в довільній точці простору-часу, — число пі, с — швидкість світла, G — гравітаційна стала, яка аналогічно фігурує у відповідному законі всесвітнього тяжіння Ньютона. Тензор Річчі, скалярне викривлення та тензор енергії-імпульсу теж залежать від метричного тензора.

У загальному випадку рівняння Ейнштейна містить космологічну константу, хоча пізніше Ейнштейн відмовився від її використання. Космологічна константа була запроваджена для того, щоб досягти стаціонарності Всесвіту, але відкриття червоного зсуву заклало сумніви в стаціонарності. Космологічна константа, можливо, відповідає темній енергії.

Інформація про розподіл мас і полів міститься в тензорі енергії-імпульсу. Для повного розгляду фізичної системи рівняння Ейнштейна повинні бути доповненими рівнянням стану матерії.

 

                                  55. Елементи теорії відносності.

Теорія відносності

Теорія відносності Альберта Ейнштейна — це комплекс з двох фізичних теорій: спеціальної теорії відносності (СТВ) тазагальної теорії відносності (ЗТВ), відомої також як теорія гравітації Ейнштейна.

Основні рівняння електродинаміки не є інваріантними відносно перетворень Галілея. Тобто, при переході від одної інерційної системи відліку за законом

,

де v - швидкість руху штрихованої системи відліку відносно нештрихованої, загальний вигляд основних рівнянь електродинаміки змінюється. Ця обставина не викликала занепокоєння доти, доки вважалося, що основні рівняння електродинаміки справедливі тільки для одної системи відліку, в якій ефір непорушний.

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: