Введение идеи кванта М.Планком

14 декабря 1900 года на заседании Немецкого физического общества Макс Планк сообщил о своей “парадоксальной гипотезе”, которая заключалась в том, что испускание и поглощение электромагнитной энергии атомами и молекулами происходит не непрерывно, как считалось до этого, а прерывно, дискретно – “порциями”, или “квантами”, как несколько позже предложил назвать их Планк.

Это было сделано для того, чтобы объяснить некоторые особенности излучения электромагнитной энергии черным телом

E=hn

Причем энергия квантов, их вес и размеры, по его утверждению, могут быть измерены.

Таким образом, в физике впервые появилось понятие кванта энергии. Он полностью поверил в реальность “своего детища”. “Это было сделанное на уровне абстрактного мышления открытие разрывности там, - говорит Шредингер, - где она меньше всего ожидалась, а именно в процессе обмена энергией между элементарными материальными системами (атомами или молекулами), с одной стороны, и световым или тепловым излучением – с другой”.

В 1905 г. на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света Альбертом Эйнштейном было объяснено явление фотоэффекта. (за что в 1921 году А. Эйнштейн получил Нобелевскую премию).

В работе Эйнштейна содержалась важная новая гипотеза — если Планк в 1900 году предположил, что свет излучается только квантованными порциями, то Эйнштейн уже считал, что свет и существует только в виде квантованных порций. Из закона сохранения энергии, при представлении света в виде частиц (фотонов), следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

где — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества),

— кинетическая энергия вылетающего электрона,

— частота падающего фотона с энергией .

Из этой формулы следует существование красной границы фотоэффекта, то есть существование наименьшей частоты, ниже которой энергии фотона уже недостаточно для того, чтобы «выбить» электрон из металла. Суть формулы заключается в том, что энергия фотона расходуется на ионизацию атома вещества и на работу, необходимую для «вырывания» электрона, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона.

Исследования фотоэффекта были одними из самых первых квантовомеханических исследований.

Дата добавления: 2014-01-11