|
|
| (10 mellanliggande sidversioner av samma användare visas inte) |
| Rad 1: |
Rad 1: |
| == Kap 12 - [[Svartkroppsstrålning]] == | | == [[Svartkroppsstrålning]] == |
|
| |
|
| == Fotonen == | | == [[Fotoelektrisk effekt]] == |
|
| |
|
| {{heureka2| kap 12, s 232-240}}
| | == [[Fotonen]] == |
| {{#ev:youtube| ELIk59Cqt28 |320|right}}
| |
| | |
| | |
| === Fotonen ===
| |
| 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>
| |
| | |
| === Fotoelektrisk effekt ===
| |
| [[Fil:Fotoelektrisk_effekt2.png|miniatyr|stående=1.2|Fotoelektrisk effekt: Inkommande elektromagnetisk strålning slår ut elektroner ur metallen.]]
| |
| | |
| Om man lyser med högfrekvent ljus på en metall kommer det skickas ut elektroner från metallen. Det beror på att ljusets fotoner har hög energi och slår loss elektroner från atomerna. Detta kallas den fotoelektriska effekten.
| |
| | |
| : <math> h f = E_u + E_k </math>
| |
| | |
| Där <math> E_u </math> är utträdesenergin och <math> E_k </math> är elektronens kinesiska 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}}
| |
| | |
| ==== Experimentuppställning för att mäta fotoelektrisk effekt ====
| |
| [[Fil:Fotoelektrisk_effekt3.png|miniatyr|höger|Försöksuppställning.]] | |
| [[Fil:Fotoelektrisk_effekt4.png|miniatyr|höger|Diagram där elektronernas kinetiska energi avsätts mot ljusets frekvens.]]
| |
| | |
| Einsteins fotoelektriska ekvation skrivs på formen:
| |
| :<math>eU_a=h(f-f_0)\,</math>
| |
| | |
| * ''h'' är Plancks konstant med värdet 6,626⋅10<sup>-34</sup> Js.
| |
| * ''f'' är fotonens frekvens, som alltså bestämmer dess energi enligt ''E'' = ''hf''.
| |
| * ''W''<sub>0</sub> = ''hf''<sub>0</sub> är utträdesarbetet, dvs. den energi som krävs för att en elektron ska kunna frigöras. Eftersom ''h'' är en konstant, så beror utträdesarbetet helt på ''f''<sub>0</sub>, en minsta frekvens som krävs för att frigöra elektronerna.
| |
| * ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>'' = ''m<sub>e</sub>v''<sub>e</sub><sup>2</sup>/2 betecknar rörelseenergin (samma sak som kinetisk energi, därav index ''k'') för elektronerna med massan ''m''<sub>e</sub> och hastigheten ''v''<sub>e</sub>.
| |
| | |
| {{svwp | Fotoelektrisk_effekt}}
| |
| | |
| === Våg och partikel ===
| |
| | |
| Elektromagnetisk strålning kan både beskrivas som vågor och partikklar. Vid låga frekvenser är vågegenskapen tydligast. Vid höga frekvenser är partikelegenskapen tydligast.
| |
| | |
| Enheten elektronvolt, 1 eV, är den rörelseenergi som en elektron får vid acceleration av en spänning på 1 V. Det gäller alla partiklar med elementarladdningen.
| |
| | |
| 1 eV = 1.602 10^-19 J.
| |
| | |
| | |
| En partikel har våglängden
| |
| | |
| <math> \lambda = \frac{h}{p} </math>
| |
| | |
| där h är Plancks konstant och p är rörelsemängden.
| |
| | |
| Fotonen är ett energikvanta, intte en partikel i vanlig mening. Den saknar massa.
| |
| | |
| Comptons experiment.
| |
| | |
| == de Broglie ==
| |
| {{heureka2| kap 12, s 241-248}}
| |
| | |
| Om en våg kan ha partikelegenskaper borde det omvända gälla: en partikel har vågegenskaper.
| |
| | |
| Om <math> \lambda = \frac{h}{p} </math> gäller för en partikel med massa m och rörelsemängden p = mv så gäller
| |
| | |
| <math> \lambda = \frac{h}{mv} </math>
| |
| | |
| Ju högre massa och hastighet en partikel har desto kortare evåglängd har den. h är som tidigare Plancks konstant
| |
| | |
| {{enwp | Louis_de_Broglie}}
| |
| | |
| == Tillämpningar ==
| |
| | |
| {{heureka2|kap 12, s 241-248}}
| |
| | |
| Läs själv om tillämpningar av elektromagnetisk strålning.
| |