Vågrörelselära: Skillnad mellan sidversioner
Hakan (diskussion | bidrag) |
Hakan (diskussion | bidrag) |
||
| Rad 22: | Rad 22: | ||
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}} | ||
==== 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 === | === Våg och partikel === | ||
Versionen från 5 maj 2015 kl. 10.47
Kap 12 - Svartkroppsstrålning
Fotonen
Fotonen
Elektromagnetisk strålning kan även beskrivas som en ström av partiklar, fotoner. Fotonen har energin [math]\displaystyle{ E = h f }[/math] där h är Plancks konstant.
- [math]\displaystyle{ h = 6.626 10^-34 Js }[/math]
Fotoelektrisk effekt
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]\displaystyle{ h f = E_u + E_k }[/math]
Där [math]\displaystyle{ E_u }[/math] är utträdesenergin och [math]\displaystyle{ 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. Wikipedia: Albert_Einstein#1905_.E2.80.93_Annus_Mirabilis_papers
Experimentuppställning för att mäta fotoelektrisk effekt
Einsteins fotoelektriska ekvation skrivs på formen:
- [math]\displaystyle{ eU_a=h(f-f_0)\, }[/math]
- h är Plancks konstant med värdet 6,626⋅10-34 Js.
- f är fotonens frekvens, som alltså bestämmer dess energi enligt E = hf.
- W0 = hf0 är utträdesarbetet, dvs. den energi som krävs för att en elektron ska kunna frigöras. Eftersom h är en konstant, så beror utträdesarbetet helt på f0, en minsta frekvens som krävs för att frigöra elektronerna.
- Ek = eUa = meve2/2 betecknar rörelseenergin (samma sak som kinetisk energi, därav index k) för elektronerna med massan me och hastigheten ve.
Wikipedia skriver om 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]\displaystyle{ \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
Om en våg kan ha partikelegenskaper borde det omvända gälla: en partikel har vågegenskaper.
Om [math]\displaystyle{ \lambda = \frac{h}{p} }[/math] gäller för en partikel med massa m och rörelsemängden p = mv så gäller
[math]\displaystyle{ \lambda = \frac{h}{mv} }[/math]
Ju högre massa och hastighet en partikel har desto kortare evåglängd har den. h är som tidigare Plancks konstant
Tillämpningar
Läs själv om tillämpningar av elektromagnetisk strålning.