Форум движения за возрождение отечественной науки
26 Октября 2014, 05:48:57 *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Войти
Новости: Форум движения за возрождение отечественной науки
 
   Начало   Помощь Поиск Войти Регистрация  
Страниц: [1] 2 3 ... 8   Вниз
  Печать  
Автор Тема: Что такое фотоэффект?  (Прочитано 10840 раз)
0 Пользователей и 1 Гость смотрят эту тему.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« : 31 Октября 2011, 22:35:54 »

Вот законы фотоэффекта:

Формулировка 1-го закона фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.

Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν0 (или максимальная длина волны λ0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν0, то фотоэффект уже не происходит.

Первый закон совершенно естественное явления и обсуждению не подлежит.

Второй закон объясняется резонансными свойствами атомов и молекул, в образовании которых участвуют электроны. Таких резонансов бесчисленное множество.  Чем выше частота резонанса, тем сильнее электрон связан с атомом и тем большую энергию нужно затратить, чтобы его вырвать из атома. Поэтому частота, возбуждающая резонанс, и энергия вырванных из атома электронов в результате такой резонансной раскачки, связаны. Линейная связь наблюдается по той причине, что во всех нелинейных параметрических системах, которым и является атом, энергия и частота связаны при различных преобразованиях линейно.

Красная граница тоже явление совершенно естественное. Это нижняя граница возможных резонансных частот в атоме.
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #1 : 31 Октября 2011, 22:46:06 »

Считаю все можно объяснить при помощи второго закона термодинамики.
Если частоте света отождествить температуру.

Тогда:
При помощи света ,заданной частоты, невозможно нагреть тело (придать электрону скорость) выше определенной температуры (скорости) - это пункт второй.
Ну а ,первый пункт, то что количество электронов пропорционально световому потоку - это понятно - закон сохранения энергии.
И третий пункт - нижняя граница - снова второе начало термодинамики - свет ниже красной границы не в состоянии нагреть электронный газ до "температуры кипения" вот электроны и не могут покинуть металл.

И при чем здесь кванты?

Обычная термодинамика.
Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #2 : 31 Октября 2011, 22:50:17 »

Считаю все можно объяснить при помощи второго закона термодинамики.
Если частоте света отождествить температуру.

Тогда:
При помощи света ,заданной частоты, невозможно нагреть тело (придать электрону скорость) выше определенной температуры (скорости) - это пункт второй.
Ну а ,первый пункт, то что количество электронов пропорционально световому потоку - это понятно - закон сохранения энергии.
И третий пункт - нижняя граница - снова второе начало термодинамики - свет ниже красной границы не в состоянии нагреть электронный газ до "температуры кипения" вот электроны и не могут покинуть металл.

И при чем здесь кванты?

Обычная термодинамика.

Интересная идея. Можно ли подробнее?
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #3 : 01 Ноября 2011, 01:28:44 »

Как известно, нагретое тело излучает.
Обмен теплом при помощи излучения - это один из механизмов теплообмена.
Поэтому, механизмы поглощения и испускания света должны находиться в полном соответствии с законами термодинамики.
А что такое было бы, если бы при помощи излучения высокой интенсивности (но фиксированной частоты) можно было бы разгонять электроны до любых скоростей?
Да был бы вечный двигатель второго рода.
Есть такие световые-термодинамические модели - предположим мы при помощи зеркал фокусируем излучение с большой площади на небольшую, в результате небольшая должна (якобы) нагреться и тогда можно за счет разности температур получать энергию.
Фотоэффект - это то то же самое, только нагреваются электроны.
Но законы термодинамики должны распространяться и на электроны.
Поэтому предел скорости электрона при фотоэффекте - это прямое следствие второго закона термодинамики.

И не надо для этого никаких квантов придумывать.
Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #4 : 01 Ноября 2011, 07:43:03 »

А ведь всё правильно. Какая бы не была мощность излучения, нагреть тело выше, чем температура испускающего излучения тела не удастся. Эту идею нужно превратить в законы фотоэффекта.
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #5 : 01 Ноября 2011, 16:31:33 »

Я и раньше пытался обсудить следующую тему:
Можно ли построить огромную антенну (фазированную) , которая концентрировала бы излучение огромной мощности на летательном аппарате (ракете) и сжигала бы его - такое себе ПВО.
Но против был второй закон термодинамики - нельзя излучением меньшей температуры нагреть тело до большей.
С другой стороны - а как же микроволновые печи?
И вообще, как этот закон термодинамики работает практически?

Вот мы фокусируем свет огромной мощности на небольшой поверхности.
Поверхность нагревается до температуры света.
Далее, она ,вроде бы, должна начать излучать с той же мощностью, что и падающий свет (чтоб больше не нагреваться).
Но этого на может быть, поскольку возможность излучения ограничена температурой - чтоб много излучать надо быть сильно нагретым.

Остаётся один единственный вариант: Тело, нагретое до некоторой температуры перестаёт воспринимать любое излучение с температурой (частотой) ниже его собственной.
Всё падающее на тело излучение должно отражаться.

Возможно этот закон можно вывести из электромагнетизма.

Внешние колебания на низких частотах не могут увеличивать частоту осциллятора, колеблющегося с большей частотой , хоть какая бы мощность у этих колебаний не была.

Если это так - то законы фотоэффекта выводятся как следствие.

(конечно осциллятор тут особенный - который может колебаться на разных частотах, как нагретый газ)
« Последнее редактирование: 01 Ноября 2011, 16:34:28 от Андрей Козлов » Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #6 : 01 Ноября 2011, 17:08:19 »

Я и раньше пытался обсудить следующую тему:
Можно ли построить огромную антенну (фазированную) , которая концентрировала бы излучение огромной мощности на летательном аппарате (ракете) и сжигала бы его - такое себе ПВО.
Но против был второй закон термодинамики - нельзя излучением меньшей температуры нагреть тело до большей.
С другой стороны - а как же микроволновые печи?
И вообще, как этот закон термодинамики работает практически?

Вот мы фокусируем свет огромной мощности на небольшой поверхности.
Поверхность нагревается до температуры света.
Далее, она ,вроде бы, должна начать излучать с той же мощностью, что и падающий свет (чтоб больше не нагреваться).
Но этого на может быть, поскольку возможность излучения ограничена температурой - чтоб много излучать надо быть сильно нагретым.

Остаётся один единственный вариант: Тело, нагретое до некоторой температуры перестаёт воспринимать любое излучение с температурой (частотой) ниже его собственной.
Всё падающее на тело излучение должно отражаться.

Возможно этот закон можно вывести из электромагнетизма.

Внешние колебания на низких частотах не могут увеличивать частоту осциллятора, колеблющегося с большей частотой , хоть какая бы мощность у этих колебаний не была.

Если это так - то законы фотоэффекта выводятся как следствие.

(конечно осциллятор тут особенный - который может колебаться на разных частотах, как нагретый газ)

Дело здесь в том, когерентный это сигнал или нет. Посчитайте мощность при сложении когерентных сигналов и не когерентных. При сложении когерентных сигналов будет когерентный член, равный удвоенному произведению амплитуд сигналов. При сложении некогерентных сигналов этого члена не будет.
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #7 : 01 Ноября 2011, 19:18:49 »

Дело здесь в том, когерентный это сигнал или нет. Посчитайте мощность при сложении когерентных сигналов и не когерентных. При сложении когерентных сигналов будет когерентный член, равный удвоенному произведению амплитуд сигналов. При сложении некогерентных сигналов этого члена не будет.
Ну и что, что когерентный?
Ведь мы имеем дело с переменным сигналом.
В одно время он будет разгонять, а через мгновение тормозить.
Энергия осциллятора может увеличиваться, частота - нет.
Ведь температура - это частота, а не энергия.
Вернее, не та энергия - это какая-то энергия упакованная в частоте.
Эту энергию можно увеличивать только при помощи еще большей частоты, а меньшей частоты сигнал (хоть какой амплитуды) - увеличивать эту энергию не может.
Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #8 : 01 Ноября 2011, 19:25:39 »

Дело здесь в том, когерентный это сигнал или нет. Посчитайте мощность при сложении когерентных сигналов и не когерентных. При сложении когерентных сигналов будет когерентный член, равный удвоенному произведению амплитуд сигналов. При сложении некогерентных сигналов этого члена не будет.
Ну и что, что когерентный?
Ведь мы имеем дело с переменным сигналом.
В одно время он будет разгонять, а через мгновение тормозить.
Энергия осциллятора может увеличиваться, частота - нет.
Ведь температура - это частота, а не энергия.
Вернее, не та энергия - это какая-то энергия упакованная в частоте.
Эту энергию можно увеличивать только при помощи еще большей частоты, а меньшей частоты сигнал (хоть какой амплитуды) - увеличивать эту энергию не может.

Частота и энергия связаны только в нелинейных средах и то только при преобразовании частот. В случае падения сигналов на линейные среды, которыми в первом приближении являются и проводники и диэлектрики, работают правила обычной интерференции.
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #9 : 01 Ноября 2011, 20:16:58 »

Частота и энергия связаны только в нелинейных средах и то только при преобразовании частот. В случае падения сигналов на линейные среды, которыми в первом приближении являются и проводники и диэлектрики, работают правила обычной интерференции.
Ну вот такая задача: шарик болтается между двумя упругими стенками.
Чем больше его скорость, тем больше энергия, но одновременно у него ,при возрастании скорости, возрастает и частота столкновений со стенками.
Т.е. частота и энергия связаны прямой зависимостью.
Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #10 : 01 Ноября 2011, 20:38:35 »

Частота и энергия связаны только в нелинейных средах и то только при преобразовании частот. В случае падения сигналов на линейные среды, которыми в первом приближении являются и проводники и диэлектрики, работают правила обычной интерференции.
Ну вот такая задача: шарик болтается между двумя упругими стенками.
Чем больше его скорость, тем больше энергия, но одновременно у него ,при возрастании скорости, возрастает и частота столкновений со стенками.
Т.е. частота и энергия связаны прямой зависимостью.


К сожаленеию, этот пример не отражает процессы, имеющие место в электродинамике. Это только в СТО ЭМ волну уподобляют  шарикам.
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #11 : 01 Ноября 2011, 21:13:17 »

К сожаленеию, этот пример не отражает процессы, имеющие место в электродинамике. Это только в СТО ЭМ волну уподобляют  шарикам.
Под шариком я имею ввиду любой объект с инерционными свойствами.
Например, электрон.
Или атом.
Электромагнитная волна - тоже "шарик" но не в смысле точечности, а в смысле того, что у неё есть инертность - импульс.

Итак, в "шариковой" модели, энергия может увеличиваться двумя способами:
У шарика может возрастать масса.
И у шарика может возрастать скорость.

В случае света:
У света может возрастать амплитуда.
У света может возрастать частота.

При росте частоты у света тоже должна увеличиваться его энергия - примерно так-же как увеличивается энергия при возрастании скорости у материального тела.

Ведь энергия света равна произведению двух полей, а при увеличении частоты каждое из этих полей должно возрастать (ведь чем больше скорость колебаний токов (например, в колебательном контуре) - тем больше величина магнитного и электрического полей).
Т.е. как и в случае кинетической энергии, энергия света должна возрастать пропорционально квадрату частоты (для материального тела - квадрату скорости).
То, что в квантовой механике это линейная зависимость - ну так ведь то для "фотонов" - которые есть непонятный науке зверь.

К стати, мощность переменного тока пропорциональна квадрату его частоты?
Или я ошибаюсь?
Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #12 : 02 Ноября 2011, 08:36:55 »

Мощность переменного ток пропорциональна не частоте, а квадрату амплитуды тока или напряжения.
Что же касается шарика, то аналогии в электродинамике имеются. Если запереть ЭМ волну в бездиссипативный резонатор, а затем начать сближать его стенки, то будет увеличиваться и частота и амплитуда этой волны одновременно. Но на осуществление этого процесса необходимо затратить энергию. Этот процесс относится к параметрическим системам но к соотношениям Менли-Роу отношения не имеет.
Записан

Андрей Александрович Козлов
Модераторы
Ветеран
*

Репутация: +31/-12
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 759


« Ответ #13 : 02 Ноября 2011, 12:36:56 »

Да, правильно ...
Но все же. частота как-то должна быть связана с "качеством" энергии тока/излучения.
Ведь ток высокой частоты труднее создать, чем низкой, значит на него тратятся дополнительные ресурсы, а где тратятся - там и накапливаются.
Записан

Если вы все знаете и все понимаете - значит вам не все говорят.
Фёдор Фёдорович Менде
Глобальный модератор
Ветеран
*****

Репутация: +172/-61
Offline Offline

Пол: Мужской
Сообщений: 5793


Глобальный модератор


WWW
« Ответ #14 : 02 Ноября 2011, 17:40:53 »

Да, правильно ...
Но все же. частота как-то должна быть связана с "качеством" энергии тока/излучения.
Ведь ток высокой частоты труднее создать, чем низкой, значит на него тратятся дополнительные ресурсы, а где тратятся - там и накапливаются.

Ккакими соотношениями и законами это подтверждается?
Записан

Страниц: [1] 2 3 ... 8   Вверх
  Печать  
 
Перейти в:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.11 | SMF © 2006-2009, Simple Machines LLC Valid XHTML 1.0! Valid CSS!