Фотоэлектрлік эффект: түрлері және заңдары

Сыртқы фотоэффект –затқа түскен электрмагниттік сәуленің әсерінен электрондардың заттан бөлініп шығу құбылысы.

Ішкі фотоэффект – электрмагниттік сәуленің әсерінен қатты және сұйық шала өткізгіштер мен диэлектрикте «байланған»электрондардың заттан шықпай еркін күйге ауысу құбылысы. Ішкі фотоэффектіде зат ішіндегі ток тасымалдаушылар концентрациясы артып, фотоөткізгіштік немесе вентильді фотоэффект пайда болады.

Вентильдік фотоэффект – екі түрлі шала өткізгіштің немесе шала өткізгіш пен металдың түйісу шекарасында (сыртқы электр өрісі жоқ кезде) жарық әсерінен электр қозғаушы күшінің (фотоЭҚК) пайда болу құбылысы.

Сыртқы фотоэффект заңдары:

1. Түскен жарықтың нақты жиілігінде катодтан бірлік уақытта ұшып шығатын фотоэлектрондардың саны жарық интенсивтігіне тура пропорционал болады.

Қанығу фототогының күші катодтың энергетикалық жарықталуына пропорционал: I_қ ~Е_э және n ~ Е_э.

2. Фотоэлектрондардың максимал бастапқы жылдамдығы (максимал кинетикалық энергиясы) түскен электрмагниттік толқынның интенсивтігінен тәуелді емес, тек толқын жиілігімен анықталады.

3. Әр зат үшін фотоэффектінің «қызыл шекарасы» болады. Фотоэффектінің «қызыл шекарасы» – заттың химиялық табиғаты мен бетінің күйіне байланысты болатын және толқынның фотоэффект басталатын ең минимал жиілігі:

Сыртқы фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуі: Затқа түскен фотонның энергиясы электронның металдан шығу жұмысына және ұшып шыққан электрондардың кинетикалық энергиясына жұмсалады:

64. Жылулық (температурвлық) сәулелену – қыздыру барысында заттың ішкі энергиясы есебінен электромагниттік толқындар шығару құбылысы. Бұл сәулелену жарық шығаратын дененің температурасына және оптикалық қасиеттеріне тәуелді болады.

Абсолют қара дене – кез келген температурада өзіне түскен барлық жиілікті сәулеленуді спектрлік құрамына, поляризация дәрежесіне, түсу бағытына тәуелсіз толығымен жұтатын дене.

Стефан– Больцман заңы: Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауы оның термодинамикалық температурасының төртінші дәрежесіне тура пропорционал.

65. Кирхгоф заңы: Дененің энергетикалық жарқырауының спектрлік тығыздығының оның спектрлік жұту қабілетіне қатынасы дененің табиғатына тәуелді болмайды және берілген температура мен жиілікте абсолют қара дененің сәуле шығарғыш қабілетіне тең барлық денелер үшін универсал шама (Кирхгоф функциясы):

Виннің ығысу заңы: Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауының спектрлік тығыздығының максимал мәніне сәйкес толқын ұзындығы дененің абсолют температурасына кері пропорционал болады.

66. – 64

67 Фотонның массасын - Фотонның импульсі

Жарық қысымын толқындық және кванттық теорияда түсіндіре аламыз. Толқындық теория - жарық қысымы электромагниттік толқынның электр өрісінің ыкпалынан тербелетін ортаның электрондарына Лоренц күші әсер еткендіктен туындайды деп түсіндіреді. Кванттық теория - фотондар жұтылғанда олардың беретін импульстерінің нәтижесінде қысым көрініс береді.

68 Жарықтың қасиеттерінің екі жақтылығын (Жарық электромагниттік толқын; фотоэффект құбылысы арқылы жарықтың да қатты денелер секілді қысым түсіретіні) -толқындык-корпускулалык дуализм деп атаймыз. Де Броль толқындары -қозғалыстағы кез келген бөлшекпен байланысы және оның квантттық табиғатын бейнелейтін толқын.

69 Шредингер теңдеуі – микробөлшектер қозғалысының заңдарын сипаттайтын релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі.

70. Стационарлық күйлер үшін ол былай жазылады:

71. Бальмер – атомдағы спектр сызықтары группалар құрайды- оларды спектрлік сызықтар сериялары деп атайды. Спектрдің көрінетін жарық бөлігі үшін Бальмер сериясы n=2,3,…

72. -62

73. Гейзенбергтің анықталмағандық принципінің мәні мынада: микробөлшектің координаталары мен оларға сәйкес импульстерінің анықталмағандықтарының көбейтіндісі Планк тұрақтысынан кем болмайды.

74. Радиоактивті ыдырау теориясы ядролар бір-бірінен тәуелсіз радиоактивті түрленеді деген болжамға негізделген. Онда аз уақыт мөлшерінде dt ыдырайтын ядролар саны dN, бар ядролар санына N және уақытқа dt пропорционал: , λ – берілген радиоактивті затқа тән тұрақты, радиоактивті ыдырау тұрақтысы деп аталады. Ядролардың ыдырауы ығысу ережесімен іске асады, ол бойынша ыдыраудың нәтижесінде қандай ядро пайда болатынын көрсетеді: α-ыдырауы үшін:_ZX^A → _Z-2Y^A-4 + ₂He⁴ β- ыдырауы үшін: _ZX^A → _Z+1Y^A + _-1e ⁰.

75. Радиоактивті ыдырау заңы — атом ядроларының әр түрлі бөлшектер мен сәулелер шығара отырып, өздігінен түрлену заңы.

76. Атом ядролары бақыланатын элементар бөлшектер-протондар мен нейтрондардан тұрады. Протон мен нейтронның mp және mn массалары өзара жуық және электронның массасынан 2000 есе дерлік артық: mp=1836,1me=1,007276 м.а.б., mn=1838,6me = 1,0086652 м.а.б. Протон электр зарядталған, оның заряды оң және абсолют мәні электронның зарядына тең. Нейтрон электр бейтарап.
Масса ақауы, масса дефектісі — атом ядросын құраушы нуклондар (нейтрондар мен протондар) массаларының қосындысы мен ядро массасының (М) арасындағы айырым ( ):=ZMp+(A––Z)Mn–M

Сонда ядроның байланыс энергиясы дегеніміз - ядроны түгелімен жеке нуклондарға ыдырату үшін қажет энергияны айтамыз.

77. α–ыдырау схемасы: .

78 –ыдырау схемасы: .

–ыдырау схемасы: .

79. Ядролық реакцияның орындалу схемасы: ,

мұндағы бастапқы негізгі ядро, соңғы пайда болған туынды ядро (өнім), негізгі бастапқы ядроны соққылаушы бөлшек, - ядролық реакцияда сәулеленген немесе ұшып шыққан бөлшек.

Ядролық ракциялардың шартты бөлінуі:

1. Нейтрондармен атқылай орындалатын реакциялар –зарядсыз бөлшек болғандықтан жоғарғы жылдамдықпен үдетілген нейтрондар ядроға жеңіл кіріп кетіп, ядролық түрлендіруге қабілетті.

2. Зарядты бөлшектер әсерімен өтетін реакциялар – мысалы, жоғарғы жылдамдықпен үдетілген протондар мен альфа-бөлшектер.

3. Гамма-кванттар әсерімен өтетін реакциялар – тәжірибеде кеңінен таралған типті реакциялар:

4. Төменгі энергиялы реакциялар (бірнеше эВ) – негізінен нейтрондардың әсерімен орындалады.

5. Орташа энергиялы реакциялар (бірнеше МэВ) – негізінен γ кванттар-дың, зарядты бөлшектердің (p, α–бөлшектер) қатысуымен орындалады.

6. Жоғары энергиялы реакциялар (1000 МэВ-қа дейін) – еркін күйде болмайтын элементар бөлшектердің пайда болуымен орындалады.

7. Жеңіл (А<50), орташа (50<А<100) және ауыр (А>100) ядроларда орындалатын реакциялар.

Экзотермиялық ядролық реакция – энергия бөлініп орындалатын ядролық реакция.

Эндотермиялық ядролық реакция – энергия жұтылып орындалатын ядролық реакция.

80. -75 Изотоп - протон саны бірдей атом ядросы.
Изотон - нейтрон саны бірдей атом ядросы.
Изобара - нуклон саны бірдей атом ядросы.

Байланыс энергиясы — байланысқан жүйені (мысалы, атом, молекула, атом ядросы, т.б.), оны құрайтын бөлшектерге (құраушыларға) жіктеуге және оларды бір-бірінен арасында өзара әсер болмайтындай қашықтыққа алыстату үшін жұмсалатын энергия; біртұтас жүйе болып байланысқан бөлшектер жиынтығының сипаттамасы.^[1]