c5z8zo
Am studiat pina acum propagarea, reflexia, refractia, difractia, polarizarea, imprastierea si interferenta luminii. Ne vom ocupa in continuare de producerea luminii si de modul in care aceste studii au condus in 1900 la nasterea fizicii cuantice moderne.
Cele mai uzuale surse de lumina sint corpurile solide incalzite si descarcarile electrice prin gaze. Exemple tipice de astfel de surse sint : filamentul de tungsten al lampii cu incandescenta si lampa cu neon. Analizind cu ajutorul unui spectrometru lumina emisa de la o sursa putem afla intensitatea radiata la diverse lungimi de unda.
Unitatea S.I. pentru emitanta spectrala este watt pe metru patrat pe metru (W/m2 m), respectiv in unitati mai convenabile W/m2 µm (1 W/cm2 µm = 106 W/m2 m) sau W/cm2 µm (1 W/cm2 µm = 1010 W/m2 m). La masurarea lui M? se ia in consideratie toata radiatia emisa in 2p steradiani, de radiator. |
Uneori dorim sa discutam despre energia radiata in tot domeniul de lungimi de unda. In acest caz vom vorbi de emitanta energetica, Me definita ca flux de energie emis uniform de pe o suprafata cu aria unitate, unitate de masura corespunzatoare fiind W/m2. Ea poate fi obtinuta integrand radiatia emisa pe tot intervalul de lungimi de unda :

Me = d?
Efectul fotoelectric consta in emisia de electroni de catre o suprafata metalica datorita interactiunii acestuia cu un fascicul de radiatii incidenta pe ea. Studiul efectului fotoelectric a condus la descoperirea legilor acestui fenomen. Dintre legile efectului fotoelectric doua nu au putut fi explicate.
I. Emisia de electroni (foto electroni) au loc numai daca rad incidenta are o o energie mai mare ce depaseste energia si frecventa de prag specifica fiecarui metal.
II. Energia cinetica a fotoelectronilor emisi de suprafata creste cu frecventa incidenta dintr-o functie si este incidenta dintr-o functie si este independenta de radiatii incidente.
Explicatia celor doua legi o da A. Einstein in 1904-1905, plecand de la ipoteza cuantificarii a lui Plank. El admite ca radiatia luminoasa incidenta nu transporta energie in mod continuu, ca efectul fotoelectric corespunde transferului de energie de la un foton la un electron (ciocnire foton-electron cu anihilarea fotonului) conform bilantului de energie:
(2) unde: - lucrul mecanic de extractie; - energia cinetica a fotoelectronului; - energia foton - electron incident.
Masurat experimental au pus in evidenta o concordanta destul de buna intre teoria cuantica a lui Einstein si legile descoperite experimental astfel ca efectul foto- electric este o noua dovada a cuantificarii energiei purtata de radiatia luminoasa. unde: m - masa de miscare; - masa de repaus.

(3)


(4)
Deoarece efectul fotoelectric este in principal un efect de suprafata, trebuie ca pe suprafata sa nu existe strate de oxid, de grasime etc. Millikan a construit un dispozitiv cu ajutorul caruia se pot taia strate de pe suprafata metalului, in vid, obtinind astfel a suprafata curata.
Dar, teoria ondulatorie a luminii nu poate explica trei caracteristici importante ale efectului fotoelectric:
1. Conform teoriei ondulatorii energia cinetica a fotoelectronului trebuie sa creasca atunci cind intensitatea fascicului de lumina creste
2. Teoria ondulatorie spune ca efectul fotoelcctric trebuie sa se produca pentru orice frecventa a luminii, cu singura conditie ca sa fie suficient de intensa.
3. Daca energia fotoelectronului este luata de placa de metal de la unda incidenta, ne asteptam ca „suprafata efectiva de tinta" pentru un electron din metal sa fie mai mare decit citeva diametre atomice. Astfel, daca lumina este suficient de slaba, trebuie sa existe o decalare masurabila intre momentul cind lumina cade pe suprafata si cel al emisiei fotoelectronului. In acest interval de timp electronul trebuie sa extraga energie din fascicul pina ce energia acumulata de el este suficienta pentru a parasi metalul. Totusi, nu s-a putut masura nici un decalaj intre aceste doua momente. Aceasta neconcordanta intre teoric si experienta este si mai evidenta atunci cind se studiaza efectul foto-electric al unui gaz; in acest caz energia fotoelectronului trebuie sa fie luata de la fasciculul de lumina de un singur atom.
Einstein a reusit sa explice efectul fotoelectric folosind o ipoteza remarcabila si anume: a presupus ca intr-un fascicul de lumina energia este transportata prin spatiu in „portii" finite numite fotoni. Energia unui foton esteb data de:

E=hv
Pe masura adanciri studiilor legate de structura si proprietatile atomilor, fizicienii au ajuns tot mai mult la concluzia ca greutatile si deficientele intampinate de modelul
Bohr -Sommerfield au o cauza mai profunda. Cu alte cuvinte greutatile pe care le intampina in a descrie corect atomul se regasesc sub o forma sau alta la intelegerea oricaror fenomene de la o scara a dimensiunilor de ordinul 10-8 cm. De aici a rezultat ca trebuie cautata o descriere mai corecta , mai conforma cu realitatea tuturor fenomenelor microscopice. Concluzia este ca mecanica lui Newton nu mai poate descrie corect fenomenele la aceasta scara