Quantum physics: quantum zvinhu zvechiedza

Wati wakambofunga here nezvezvinhu zvipi zvitsva zvinowanikwa chaizvo? Semuenzaniso, ngatitorei majekiti emagetsi, mafungu emhepo, mapikicha emasikiriniki nezvimwe-izvo zvose izvi zvinowanzovhenekera. Dai vakanga vasina kuwanikwa, mabasa emasayendisiti haaizobva kune imwe nzvimbo yavakafa, chaizvoizvo, sekufambira mberi kwesayenzi nekwenyanzvi. Vanozvidzidza muchikamu cheowomic optics, iyo isinganzwisisiki yakabatana nechikamu chakafanana chefizikiki.

Zvinyorwa zvechiedza: tsanangudzo yezwi

Kusvikira munguva pfupi yapfuura, kutsanangurwa kwakajeka uye kunonzwisisika kwechiitiko ichi chakanga chisingagoni kupiwa. Vakanga vakabudirira kushandiswa mune sayenzi uye hupenyu hwezuva nezuva, pamusana paro havana kuvaka kwete maitiro chete, asiwo matambudziko ose mufizikiki. Kugadzira tsanangudzo yekupedzisira yakawanikwa kubva kuvasayendisiti vemazuva ano vakapfupisa basa revatungamiri vavo. Nokudaro, kujeka uye kuwanda kwezvinhu zvechiedza ndicho chigumisiro chezvinhu zvinoshamisa zvemashiaritari ayo, ayo ari masikironi ematomu. Iyo yakawanda (kana kuti photon) inoumbwa nekuda kwekuti elektrononi inopfuurira kune imwe nzvimbo yepamusoro-soro, zvichiita kuti iite electro-magnetic pulses.

Maonero ekutanga okuona

XIX столетии. Iko kufungidzira kuti chiedza chinowedzera zvinhu zvakaratidzwa muzana remakore rechiXIX . Masayendisiti akawana uye akashinga kudzidza zviitiko zvakadai sekusiyana-siyana, kupindira uye kuparadzanisa. Nekubatsira kwavo, magetsi ekugadzirwa kwemagetsi e chiedza akawanikwa. Yakanga yakavakirwa pakufambisa kwekufamba kwema electrons panguva yekudzingwa kwemuviri. Pamusana peizvi, kupisa kwakaitika, kunoteverwa nemafungu emhepo. Mutsamba wekutanga wokunyora panyaya iyi yakaumbwa neChirungu D. Rayleigh. Akanga achiona mazaya emvura sehurongwa hwakafanana uye husingaperi, uye munzvimbo yakavharwa. Maererano nekusarudza kwake, nekuderera kwemazuva, simba ravo rinofanira kuramba richiwedzera, uyezve, mavhiriyiti uye mazai e-X-ray aidiwa. Mukuita, izvi zvose hazvina kusimbiswa, uye imwe nyanzvi yezvidzidzo yakatanga basa racho.

Planck's formula

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. Pakuvamba kwezana remakore rechi20, Max Planck - nyanzvi yefizikiki yemadzinza eGermany - akaenderera mberi anofadza pfungwa. Maererano naiye, mazai ezuva uye kusvibiswa kwechiedza hazvienderere mberi, sezvakafunga kare, asi mumakakat - -svanta, kana, sezvavanonziwo, photons. h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. Planck's constant - proportional coefficient, yakasarudzwa netsamba h yakaiswa , uye yakanga yakaenzana ne663 · 10 ^{-34 Js} . v – частота света. Kuti uverenge simba rePoton imwe neimwe, imwezve yakawanda yaidiwa - v -nguva yekuedza. The Planck nguva dzose yakawanda nekuwanda, uye semugumisiro, simba reimwe photon rakawanikwa. Saka musayendisiti weGermany akanyatsoruramisa uye akanyatsogadziriswa mumushonga wakajeka wezvinyorwa zvemwenje, izvo zvakanga zvambowanikwa naH. Hertz uye akasarudzwa naye semufananidzo wemifananidzo.

Kuzarura mufananidzo we photoelectric

Sezvatareva kare, musayendisiti Heinrich Hertz ndiye wekutanga kutarisa kuwanda kwezvinhu zvisizvo zvisati zvamboonekwa. Mhedzisiro yemagetsi yakawanikwa muna 1887, apo musayendisiti akabatanidza kujekesa zinc plate uye tsvimbo ye electrometer. Muchiitiko chekuti mari yakanaka inosvika pakacheka, electrometer haina kubviswa. Kana mhosva yacho isingaiti zvakanaka, iyo inotanga kusunungura nokukurumidza apo inonzi ray ray inopisa ndiro. Muchiitiko chechiitiko ichi chinobudirira zvakaratidzwa kuti ndiro iyo iri pasi pesimba rekuedza inogona kubudisa mabiko emagetsi asingasviki, ayo akazogamuchira mazita akafanana - electrons.

Kuongorora kwakakosha Stoletova

Kuongorora kwakakosha nema electroni kwaitungamirirwa nemutsvakurudzi weRussia Alexander Stoletov. Nokuda kwekuedza kwake, akashandisa gomba regirazi revhavha uye maviri electrode. Rimwe electrode raishandiswa kudhinda simba, uye rechipiri raibhenekerwa, uye pfuti isina kunaka yebheteri yakashandiswa pairi. Munguva yekushanda uku, simba remazuva zvino rakatanga kuwedzera, asi mushure mechinguva yakava nguva dzose uye zvakananga zvakaenzana nemirairo yechiedza. Somugumisiro, zvakaratidzwa kuti simba rekunyengedza, pamwe chete nekudzivirira kusvitsa kwe electron, hazvirevi nesimba rechiedza chechiedza. Asi kuwedzera kwekufamba kwechiedza kunoita kuti chiyero ichi chikure.

Nhamba itsva yezvinyorwa zvemwenje: iyo inonzi photoelectric nemitemo yayo

Mukati yekusimbiswa kwetsika yaHertz uye tsika yaSteletov, mitemo mitatu inokosha yakatorwa, maererano nezvayo, sezvakaitika, photons basa:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. Simba remheni inopenya, iyo inowira pamusoro pemuviri, inonyatsoenderana nehuwandu huripo.

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. Simba remazuva mashoma haritauri simba rekinetic ye photoelectrons, asi kuwanda kwechiedza ndicho chinokonzera kukura kwemashure ekupedzisira.

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. Pane mumwe "muganhu mutsvuku we photoeffect". Chinhu chinokosha ndechekuti kana huwandu hwacho huri pasi pehuwandu hwekudzivirira kwechiedza chezvinhu zvakapiwa, ipapo chinyorwa chemafoto hachina kuonekwa.

Matambudziko mukupesana kwemashoko maviri

Mushure mekugadzirisa kwakagadzirwa naMa Max Planck, sainzi yakasangana nedambudziko. Pakupedzisira yakagadzirwa nemafungiro ehuwandu ehuwandu, ayo akawanikwa gare gare, aisakwanisa kuvapo mukati megadziriro yemitemo yakawanda inogamuchirwa. Maererano nemagetsi emagetsi, nheyo yekare, yese electrons yemuviri, iyo chiedza chinopinda, inofanira kuuya kumanikidziro echisimba panguva dzakasiyana. Izvi zvinogona kuunza simba guru guru remakemikari, risingakwanisi. Uyezve, kuunganidza huwandu hunokosha hwemasimba, ma electrons aifanira kugara pazororo kwemaminitsi akawanda, asi chiitiko che photoelectric effect chinowanikwa mukuita pasina kunyanya kunonoka. Kuwedzera kuvhiringidzika kwakamuka zvakare nokuti simba re-photoelectrons harina kuvimba nesimba rechiedza chechiedza. Mukuwedzera, muganhu mutsvuku wemufananidzo wekodhiririki hauna kuwanikwa, uyewo kuenzana kwe electron light kinetic energy nguva yakawanda yakaverengwa. Nhoroondo yekare yakanga isingagoni kutsanangura zvakajeka chiitiko chinenge chichioneka kuziso, uye icho chitsva chakanga chisati chazadziswa.

Kufungidzira kweAlbert Einstein

Muna 1905 chete nyanzvi yefizikiri A. A. Einstein akazarurwa mukudzidzira uye zvakajeka zvakagadzirirwa munyaya yekuti chii-chaicho chechiedza. Wave uye quantum properties, yakawanikwa nerubatsiro rwemapfungwa maviri anopikisana, inowanikwa mumaphotoni muzvikamu zvakaenzana. Nokukwana, mufananidzo wacho wakashaya chete chirevo chekusaziva, ndiko kuti, nzvimbo chaiyo ye quanta mupace. Nhamba yega yega yakawanda inogona kubudiswa kana kupiswa semhepo. An electron, "kumedza" photon mukati mawo, inowedzera mutero wayo nekukosha kwesimba renhengo yakatora. Uyezve, mukati mechotocathode electron inofamba ichienda kumusoro kwayo, ichiri kuchengetedza "zvikamu zviviri" zvemasimba, izvo zvinotenderera zvinoshanduka kuva kinetic. Nenzira yakajeka yakadaro, mufananidzo wechisoelectric unozadzika, umo umo hakuna kunonoka kuita. Pakupedzisira, electron inoburitsa yakawanda yega, iyo inowira kumusoro kwemuviri, inopisa simba rakawanda. Iyo inowedzera nhamba yekubudiswa kwehothotoni - iyo yakasimba zvikuru iyo mihizha, maererano, uye kusvibiswa kwechiedza chekuwedzera kunowedzera.

Zvirongedzo zvakajeka, zvichibva pamutemo we photoelectric effect

Mushure mekuwanikwa kwakaitwa neveGermany masayendisiti pakutanga kwezana remakore rechimakumi maviri, kushandiswa kwekushandiswa kwehuwandu hwezvinhu zvechiedza chekugadzirwa kwezviridzwa zvakasiyana-siyana zvakatanga. Zvinyorwa, chirevo chekuita icho chinoratidzwa mumagetsi emifananidzo, inonzi photocells, iyo mumiririri ari nyore pane iyo inodzivirira imwe. Pakati pezvikanganiso zvayo zvinogona kunzi kusava nesimba ikozvino kuitisa, kutadza kunzwisisika kumagetsi emafungu akare, nekuda kwechisingagoni kushandiswa mukugadzirisa masero epasizvino. Izvo zvinoshandiswa zvinoshandiswa zvakanyanya photometry, inoyera kubwinya uye kunaka kwechiedza. Inotorawo basa rinokosha mumapikichafoni uye mukugadzira kubereka kwakanaka.

Photocells neine conductor mabasa

Iyi ndiyo yakasiyana-siyana yakasiyana-siyana yezvigadziri, zvichienderana nehuwandu hwezvinhu zvechiedza. Chinangwa chavo ndechekuchinja huwandu hwevatakuri vemazuva ano. Ichi chiitiko dzimwe nguva chinonzi chinyorwa chemukati chinyorwa, uye chinoumba hwaro hwe photoresistors. Ava semiconductor vanoita basa rinokosha muupenyu hwedu hwezuva nezuva. Vakatanga kushandiswa mumotokari dzekare. Zvadaro vakapa basa remagetsi nemabhatiri. Pakati pezana remakore rechimakumi maviri, mapikicha akadaro akatanga kushandiswa pakuvakwa kwechikwata chechikepe. Kusvikira ikozvino, nekuda kwemufananidzo wephotoelectric effect inoshanduka mumasitroti, portable calculators uye panzuru dzezuva.

Photochemical reaction

Chiedza, chine chimiro chakanga chiripo zvishoma chete nesayenzi muzana remakore rechimakumi maviri, chaizvoizvo chinokanganisa maikemikari uye zvigadzirwa zvehupenyu. Pasi pesimba rehuwandu hunoyerera, nzira yekuparadzaniswa kwemamoreksi inotanga uye kubatana kwavo neatomu. Mukusayenzi, chiitiko ichi chinonzi photochemistry, uye mumasikirwo, chimwe chekuratidzwa kwacho ndiko photosynthesis. Inokonzerwa nekupenya kwemafungu mumasero ayo anotaridzirwa anoitwa kuitira kusunungurwa kwemamwe zvinhu munzvimbo ye intercellular, pamusana pokuti mbeu yacho inowana ruvara rwemavara.

Iyo yakawanda yezvisikwa zvechiedza inobatawo maonero evanhu. Kuwana pane retina yeziso, photon inokonzera kuparara kwemapuroteni molecule. Idzi ruzivo runotakuriswa kuburikidza neuroni kuuropi, uye mushure mekugadzirisa kwayo tinogona kuona zvose zviri pasi pechiedza. Nekutangira kwemaima, puroteni molecule inodzorerwa, uye chiratidzo chinowanikwa kune mamiriro matsva.

Mhinduro

Muchikamu chechinyorwa ichi, takaona kuti kunyanya zviyero zvechiedza zvinoratidzwa mune chimwe chinhu chinonzi photoelectric effect. Pose imwe neimwe inobhadhara uye inotakura, uye inoputirana ne electron mukati mayo. Yakawanda uye electrosi inova imwe, uye simba ravo rekushandura rinoshanduka kuva kinetic, iyo, chaizvoizvo, inotarisirwa pakuzadzikiswa kwemufananidzo we photoelectric. Kushamba kwemhepo kunogona kuwedzera simba rinobudiswa ne photon, asi kusvika kune chimwe chinhu chinokosha.

Mifananidzo yemagetsi iyi inonyanya kukosha yemhando dzakawanda dze teknolojia mazuva ano. Inobva pane zvigadzirwa zvepakati uye satetiti, inoita mabheti ezuva, uye inoshandiswa sechinhu chebasa rekubatsira. Mukuwedzera, mafungu ekudzivirira ane simba guru pamakemikemikari-maitiro epasi pano. Nemhaka yezuva rakajeka, mbeu dzinosvibira, nyika yepanyika yakavezwa muhutende rose rebhuruu, uye tinoona nyika sezvazviri.