Fotonen - Versionshistorik

Hakan: /* Fotoelektrisk effekt ~1905 */

2018-04-16T12:41:57Z

Fotoelektrisk effekt ~1905

← Äldre version		Versionen från 16 april 2018 kl. 12.41
Rad 26:		Rad 26:
	: <math> h f = E_u + E_k </math>		: <math> h f = E_u + E_k </math>

	Där <math> E_u </math> är utträdesenergin och <math> E_k </math> är elektronens ~~kinesiska~~ energi.		Där <math> E_u </math> är utträdesenergin och <math> E_k </math> är elektronens kinetiska energi.

	Den fotoelektriska effekten fick sin förklaring av Albert Einstein 1905 och för det tilldelades han nobelpriset . Samma år publicerade han ytterligare två arbeten med avgörande betydelse, det om Brownsk rörelse och det om relativitetsteorin. {{enwp \| Albert_Einstein#1905_.E2.80.93_Annus_Mirabilis_papers}}		Den fotoelektriska effekten fick sin förklaring av Albert Einstein 1905 och för det tilldelades han nobelpriset . Samma år publicerade han ytterligare två arbeten med avgörande betydelse, det om Brownsk rörelse och det om relativitetsteorin. {{enwp \| Albert_Einstein#1905_.E2.80.93_Annus_Mirabilis_papers}}

Hakan: /* Parbildning och annihilation */

2018-04-08T21:29:00Z

Parbildning och annihilation

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 21.29
Rad 75:		Rad 75:
	{{clear}}		{{clear}}

	=== Parbildning och annihilation ===		=== Parbildning och annihilation 1924-33 ===

	[[Fil:Paarbildung gamma p Desy Blasenkammer Rekonstruiert.png\|thumb\|300px\|Parbildning i en bubbelkammare.]]		[[Fil:Paarbildung gamma p Desy Blasenkammer Rekonstruiert.png\|thumb\|300px\|Parbildning i en bubbelkammare.]]
Rad 86:		Rad 86:

	{{svwp\|Parbildning}}		{{svwp\|Parbildning}}

			==== Patrick Blacketts experiment i dimkammare ====
			[[Fil:Blackett.jpg\|200px\|höger]]

			"Rutherford had found out that the nucleus of the nitrogen atom could be disintegrated by firing fast alpha particles into nitrogen. He asked Blackett to use a cloud chamber to find visible tracks of this disintegration, and by 1924, he had taken 23,000 photographs showing 415,000 tracks of ionized particles. Eight of these were forked, and this showed that the nitrogen atom-alpha particle combination had formed an atom of fluorine, which then disintegrated into an isotope of oxygen and a proton.

			Blackett spent some time in 1924–1925 at Göttingen, Germany working with James Franck on atomic spectra. In 1932, working with Giuseppe Occhialini, he devised a system of geiger counters which only took photographs when a cosmic ray particle traversed the chamber. They found 500 tracks of high energy cosmic ray particles in 700 automatic exposures. In 1933, Blackett discovered fourteen tracks which confirmed the existence of the positron and revealed the now instantly recognisable opposing spiral traces of positron/electron pair production. This work and that on annihilation radiation made him one of the first and leading experts on anti-matter."
			{{enwp\|Patrick_Blackett}}
	{{clear}}		{{clear}}

Hakan: /* de Broglie-våglängd 1924-27 */

2018-04-08T21:16:09Z

de Broglie-våglängd 1924-27

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 21.16
Rad 73:		Rad 73:

	{{svwp\|Våg-partikeldualitet}}		{{svwp\|Våg-partikeldualitet}}
			{{clear}}

			=== Parbildning och annihilation ===

			[[Fil:Paarbildung gamma p Desy Blasenkammer Rekonstruiert.png\|thumb\|300px\|Parbildning i en bubbelkammare.]]

			Parbildning är skapandet av ett par bestående av en elementarpartikel och dess antipartikel, vanligen från en foton (eller någon annan oladdad boson). Detta är fysikaliskt möjligt såvida tillräckligt med energi finns tillgängligt för att skapa paret (minst den totala vilolägesenergin hos de två partiklarna) samt att omständigheterna tillåter att både energi och rörelsemängd bevaras. Alla andra konserverade kvanttal (rörelsemängdsmoment, elektrisk laddning) hos de producerade partiklarna måste ta ut varandra. D.v.s. varje sådant kvanttal hos de skapade partiklarna skall ha sinsemellan ombytt tecken (+ / -).

			Inom kärnfysik sker detta då en högenergetisk foton interagerar med en atomkärna och producerar en elektron och positron (utan att strida mot lagen om rörelsemängdens bevarande). Eftersom rörelsemängden hos den ursprungliga fotonen skall absorberas av något kan parbildning aldrig ske i tomma rymden från en enda foton, utan det krävs även en atomkärna för att kunna hålla både rörelsemängden och energin konstant.

			Parbildning är den diametrala motsatsen till annihilation, där en elementarpartikel och dess antipartikel går samman och "förintas", varvid elektromagnetisk strålning (fotoner) i regel avges.

			{{svwp\|Parbildning}}
	{{clear}}		{{clear}}

Hakan: /* Tillämpningar */

2018-04-08T21:07:43Z

Tillämpningar

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 21.07
Rad 131:		Rad 131:
	{{enwp\| Akira_Tonomura}. Den här artikeln är en stubbe. Det står till exempel inte alls om dubbelspaltexperimentet. På svenska saknas artikeln helt.}}		{{enwp\| Akira_Tonomura}. Den här artikeln är en stubbe. Det står till exempel inte alls om dubbelspaltexperimentet. På svenska saknas artikeln helt.}}
	{{clear}}		{{clear}}

	~~== Tillämpningar ==~~

	~~{{heureka2\|kap 12, s 241-248}}~~

	~~Läs själv om tillämpningar av elektromagnetisk strålning.~~

Hakan: /* Elektronens comptonvåglängd */

2018-04-08T21:06:19Z

Elektronens comptonvåglängd

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 21.06
Rad 51:		Rad 51:
	Comptonspridning (efter Arthur Compton) visar att fotoner har rörelsemängd. Även vid lägre energier är det enklast att lösa ekvationerna för bevarande av energi och rörelsemängd om man använder relativistiska formler. Ännu intressantare blir läget, om/när elektronen rör på sig - i det fallet kan energi föras över till fotonen och processen kallas invers Comptonspridning. Den processen är en viktig mekanism inom högenergiastrofysik.		Comptonspridning (efter Arthur Compton) visar att fotoner har rörelsemängd. Även vid lägre energier är det enklast att lösa ekvationerna för bevarande av energi och rörelsemängd om man använder relativistiska formler. Ännu intressantare blir läget, om/när elektronen rör på sig - i det fallet kan energi föras över till fotonen och processen kallas invers Comptonspridning. Den processen är en viktig mekanism inom högenergiastrofysik.

	==== Elektronens comptonvåglängd ====		==== Elektronens comptonvåglängd ====

	Elektronens comptonvåglängd är		Elektronens comptonvåglängd är
Rad 59:		Rad 59:

	{{svwp \| Comptonspridning}}		{{svwp \| Comptonspridning}}

			=== de Broglie-våglängd 1924-27 ===

			1924 hävdade Louis de Broglie att ''all'' materia har vågliknande natur och relaterade våglängden λ och rörelsemängden ''p'' genom hans ekvation
			:λ = ''h'' / ''p''.
			Detta är en generalisering av Einsteins ekvation ovan eftersom rörelsemängden hos en foton ges genom ''p'' = ''E'' / ''c''
			där ''c'' är ljusets hastighet i vakuum, och λ = ''c'' / ν.

			de Broglies formel bekräftades tre år senare genom att rikta en elektronstråle (som har massa) genom en kristall och observera de förutsagda interferensmönstren. Liknande experiment har senare gjorts med protoner och till och med hela molekyler, och formeln har bekräftats varje gång.

			Planckkonstanten ''h'' är extremt liten och det förklarar varför vi inte uppfattar en vågliknande egenskap hos vardagliga objekt:
			deras våglängd är oerhört liten. Det faktum att materia kan ha väldigt korta våglängder utnyttjas i elektronmikroskop.

			{{svwp\|Våg-partikeldualitet}}
			{{clear}}

	== Teori ==		== Teori ==

Hakan: /* Plancks lag - 1900n */

2018-04-08T21:02:22Z

Plancks lag - 1900n

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 21.02
Rad 9:		Rad 9:
	Genom att studera kända fysikexperiment kan vi förstå hur det nya forskningsfältet kvantfysik uppstod.		Genom att studera kända fysikexperiment kan vi förstå hur det nya forskningsfältet kvantfysik uppstod.

	=== Plancks lag - ~~1900n~~ ===		=== Plancks lag - 1900 ===

	Värmestrålningen beror av temperatur och våglängd och det finns en formel för den spektrala emittansen.		Värmestrålningen beror av temperatur och våglängd och det finns en formel för den spektrala emittansen.

Hakan: /* = Plancks lag - 1900n */

2018-04-08T21:00:25Z

= Plancks lag - 1900n

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 21.00
Rad 9:		Rad 9:
	Genom att studera kända fysikexperiment kan vi förstå hur det nya forskningsfältet kvantfysik uppstod.		Genom att studera kända fysikexperiment kan vi förstå hur det nya forskningsfältet kvantfysik uppstod.

	=== Plancks lag - 1900n ==		=== Plancks lag - 1900n ===

	Värmestrålningen beror av temperatur och våglängd och det finns en formel för den spektrala emittansen.		Värmestrålningen beror av temperatur och våglängd och det finns en formel för den spektrala emittansen.

Hakan: /* Ljuset har partikelegenskaper */

2018-04-08T20:56:54Z

Ljuset har partikelegenskaper

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 20.56
Rad 1:		Rad 1:
	{{heureka2\| kap 12, s 232-240}}		{{heureka2\| kap 12, s 232-240}}

	== Ljuset har partikelegenskaper ==		== Experiment som förändrade fysiken och vår världsbild ==

			=== Ljuset har partikelegenskaper ===

	Einsteins beskrivning av den fotoelektriska effekten och Comptons experiment är två exempel på hur ljuset, fotonen kan beskrivasa som en partikel.		Einsteins beskrivning av den fotoelektriska effekten och Comptons experiment är två exempel på hur ljuset, fotonen kan beskrivasa som en partikel.
Rad 7:		Rad 9:
	Genom att studera kända fysikexperiment kan vi förstå hur det nya forskningsfältet kvantfysik uppstod.		Genom att studera kända fysikexperiment kan vi förstå hur det nya forskningsfältet kvantfysik uppstod.

	=== ~~Comptons experiment =~~==		=== Plancks lag - 1900n ==

	~~==== Fotonen som partikel - Comptons experiment~~. ~~====~~		Värmestrålningen beror av temperatur och våglängd och det finns en formel för den spektrala emittansen.
	~~[[Fil:Compton-scattering.svg\|frame\|right\|En foton tappar energi i interaktion med en elektron]]~~

	~~Comptonspridning avser spridning av en foton mot en elektron, där fotonen förlorar energi. Om fotonens energi är oförändrad, talar man om Thomsonspridning~~.		:<math>\frac{dM}{d\lambda} = \frac{2 \pi hc^2}{\lambda^5}\frac{1}{ e^{\frac{hc}{\lambda k_\mathrm{B}T}} - 1}</math>.

	~~Comptonspridning (efter Arthur Compton) visar att fotoner har rörelsemängd. Även vid lägre energier~~ är ~~det enklast att lösa ekvationerna för bevarande av energi och rörelsemängd om man använder relativistiska formler. Ännu intressantare blir läget~~, ~~om/när elektronen rör på sig - i det fallet kan energi föras över till fotonen~~ och ~~processen kallas invers Comptonspridning. Den processen~~ är ~~en viktig mekanism inom högenergiastrofysik.~~		Där <math>k_B</math> är Boltzmanns konstant, h är Plancks konstant, och c är ljusets hastighet

	~~==== Elektronens comptonvåglängd ====~~		Enheten är <math>W \: / \: m^3</math>

	~~Elektronens comptonvåglängd är~~		=== Fotoelektrisk effekt ~1905 ===
	~~:<math>\lambda_C = \frac{h}{m_e c} = 2,\!426 \times 10^{-12} \ {\rm m},</math>~~

	där h är Plancks konstant, c ljusets hastighet och me elektronens massa. Vid denna våglängd är fotonens energi hf lika med elektronens massa-energi mec ². Denna längd är ungefär 137 gånger mindre än Bohrradien och lika mycket större än Thomsonspridningslängden.

	~~{{svwp \| Comptonspridning}}~~

	=== Fotoelektrisk effekt ===
	[[Fil:Fotoelektrisk_effekt2.png\|miniatyr\|stående=1.2\|Fotoelektrisk effekt: Inkommande elektromagnetisk strålning slår ut elektroner ur metallen.]]		[[Fil:Fotoelektrisk_effekt2.png\|miniatyr\|stående=1.2\|Fotoelektrisk effekt: Inkommande elektromagnetisk strålning slår ut elektroner ur metallen.]]

Rad 47:		Rad 41:
	* Antalet fotoelektroner som frigörs är proportionellt mot belysningen på metallytan samt mot ljusets intensitet.		* Antalet fotoelektroner som frigörs är proportionellt mot belysningen på metallytan samt mot ljusets intensitet.
	* Fotonen har ingen vilomassa (den är en masslös partikel) och färdas med ljusets hastighet, c.		* Fotonen har ingen vilomassa (den är en masslös partikel) och färdas med ljusets hastighet, c.

			=== Comptons experiment - 1923 ===

			==== Fotonen som partikel - Comptons experiment. ====
			[[Fil:Compton-scattering.svg\|frame\|right\|En foton tappar energi i interaktion med en elektron]]

			Comptonspridning avser spridning av en foton mot en elektron, där fotonen förlorar energi. Om fotonens energi är oförändrad, talar man om Thomsonspridning.

			Comptonspridning (efter Arthur Compton) visar att fotoner har rörelsemängd. Även vid lägre energier är det enklast att lösa ekvationerna för bevarande av energi och rörelsemängd om man använder relativistiska formler. Ännu intressantare blir läget, om/när elektronen rör på sig - i det fallet kan energi föras över till fotonen och processen kallas invers Comptonspridning. Den processen är en viktig mekanism inom högenergiastrofysik.

			==== Elektronens comptonvåglängd ====

			Elektronens comptonvåglängd är
			:<math>\lambda_C = \frac{h}{m_e c} = 2,\!426 \times 10^{-12} \ {\rm m},</math>

			där h är Plancks konstant, c ljusets hastighet och me elektronens massa. Vid denna våglängd är fotonens energi hf lika med elektronens massa-energi mec ². Denna längd är ungefär 137 gånger mindre än Bohrradien och lika mycket större än Thomsonspridningslängden.

			{{svwp \| Comptonspridning}}

	== Teori ==		== Teori ==

Hakan: /* Våg och partikel */

2018-04-08T20:50:29Z

Våg och partikel

@@ Rad 47: / Rad 47: @@
 * Antalet fotoelektroner som frigörs är proportionellt mot belysningen på metallytan samt mot ljusets intensitet.
 * Fotonen har ingen vilomassa (den är en masslös partikel) och färdas med ljusets hastighet, c.
 === Våg och partikel ===

Hakan: /* Plancks konstant */

2018-04-08T20:49:10Z

Plancks konstant

← Äldre version		Versionen från 8 april 2018 kl. 20.49
Rad 1:		Rad 1:
	{{heureka2\| kap 12, s 232-240}}		{{heureka2\| kap 12, s 232-240}}

	~~== Plancks konstant ==~~
	~~{{#ev:youtube\| ELIk59Cqt28 \|320\|right}}~~

	Planck fick ju fram konstanten h genom att anpassa en ekvation till uppmätt spektral emittans från en svart kropp vid en viss temperatur. Nu ska vi se fler exempel på hur man kan bestämma h experimentellt och hur det möjliggör fler sätt att beskriva ljus och partiklar.

	~~Elektromagnetisk strålning kan även beskrivas som en ström av partiklar, fotoner. Fotonen har energin <math> E = h f </math> där h är Plancks konstant.~~

	~~: <math> h = 6.626 \: 10^-34 Js </math>~~

	== Ljuset har partikelegenskaper ==		== Ljuset har partikelegenskaper ==