Ультрафиолетовая катастрофа.

В конце 19 века в физике возникла трудность, которая получила название «ультрафиолетовой катастрофы». Экспериментальное исследование спектра теплового излучения абсолютно черного тела давало следующую зависимость интенсивности излучения (Е) и его частоты (ν).

С другой стороны, расчеты, проведенные в рамках классической электродинамики, давали совсем другую зависимость. По расчетам получалось, что в ультрафиолетовом конце спектра интенсивность излучения должна неограниченно возрастать, что явно противоречило опыту.

Отметим, что любое нагретое тело испускает излучение определенной длины волны в зависимости от своего химического состава. Это можно видеть по разным спектрам излучений, полученным от излучения разных химических элементов. Однако если нагреть тело до температуры 500⁰К, то оно будет излучать энергию очень большой частоты.

Открытие кванта энергии М.Планком.

Пытаясь решить проблему «ультрафиолетовой катастрофы», М. Планк(1858-1947) был вынужден допустить, что противоречие возникает из-за неправильного понимания классической физикой самого механизма излучения.

В 1900 году он выдвинул гипотезу о том, что излучение и поглощение энергии происходит не непрерывно, а дискретно - порциями (квантами).Планк назвал эти порции энергиифотонами. Энергия фотона (Е) равна: E = h x ν, где ν – частота излучения, а h - коэффициент пропорциональности или постоянной Планка. h = 6,6 х 10^-34 Дж х сек.

На основе открытия Планка удалось решить не только проблему «ультрафиолетовой катастрофы», но также и вышеперечисленные проблемы.

Сразу стало понятно, что квантовая теория света дает объяснение и фотоэлектрическому эффекту. Итак, поток фотонов, падает на металлическую пластинку. Фотон ударяется об атом и выбивает из него электрон. Вырванный электрон будет в каждом случае иметь одинаковую энергию. Тогда понятно, что увеличение интенсивности света означаетувеличение числа падающих фотонов. В этом случае из металлическойпластинки было бы вырвано большее число электронов, но энергия каждогоотдельного электрона не изменилась бы.

Энергия световых квантов различна для лучей разных цветов, волнразной частоты. Так, энергия фотонов красного света вдвое меньше энергии фотонов фиолетового света. Рентгеновские же лучи состоят из фотонов гораздо большей энергии, чем фотоны белого света. Если мы будем выбивать электроны волной большей частоты, то энергия выбиваемых электронов возрастет.