Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
56
3.ELEKTRONOWASTRUKTURAATOMU
emitowaniuelektronówzpowierzchnimetalu(np.potasu),naktórąpadapromienio-
wanienadfioletowe.Wbadaniachdoświadczalnychmożnaustalićprędkośćelektronów
opuszczającychmetalorazichliczbę.Stwierdzono,żeefektfotoelektrycznywogóle
sięniepojawia,jeżeliczęstośćdrgańpadającegoświatłajestniższaodpewnejwar-
tościν0charakterystycznejdladanegometalu.Wprzypadkuczęstościwyższejodν0
częstośćdrgańużytegopromieniowaniadecydujeoprędkościemitowanychelektronów,
v,atymsamymoichenergiikinetycznej.Liczbatychelektronówwzrastanatomiast
wprostproporcjonalniedonatężeniaświatła.
Opisanychtutajzjawisknieudajesięwyjaśnićnagrunciefalowejteoriiświatła.
Trudnejestzwłaszczawytłumaczeniezależnościemisjifotoelektronówodczęstości
drgańużytegoświatła.Trudnościteznikającałkowicie,jaktowykazałw1905r.Albert
Einstein,jeżeliświatłopotraktujemyjakostrumieńkwantówenergiiświetlnej,fotonów,
oenergiiε=hνorazjeżeliprzyjmiemy,żedowyrwaniaelektronuzpowierzchnime-
talukoniecznejestdostarczeniepewnejenergiizwanejpracąwyjścia(ang.electron
workfunction).Elektronoczywiścieniemożezostaćwyrwany,jeżelienergiapadają-
cegokwantujestmniejszaodpracywyjściaW.Najmniejszykwant,jakiwystarczado
wyrwaniaelektronu,musibyćrównypracywyjścia:
ε0=W
(3.3)
Odpowiadającamuczęstość:ν0=W/h,określaczęstośćdrgańświetlnych,poniżej
którejnienastępujeefektfotoelektryczny.Jeżelipadającykwantεmaenergięwiększąod
pracywyjścia,tonadmiarenergiizostajeprzekazanyuwolnionemuelektronowiwpostaci
energiikinetycznej1
2mev2(me1masaelektronu,v1jegoprędkość).Możemywówczas
napisać
ε=hν=W+1
2mev
2
(3.4)
Charakterkorpuskularnypromieniowaniaprzejawiasięjeszczewyraźniejwzjawisku
zwanymefektem(ArthuraH.)Comptona.Niewchodzącwszczegółyeksperymentalne,
zjawiskotomożnarozpatrywaćjakozderzeniefotonuzeswobodnymelektronem.Wzde-
rzeniuelektronzyskujeenergiękinetyczną1
2mev2,równocześniepojawiasięnowyfoton
oenergiiε2=hν2,mniejszejniżenergiaε1=hν1fotonupadającego.Zobserwacji
wynika,żezderzenieprzebiegazgodniezprawemzachowaniaenergii,tzn.sumaenergii
fotonuwtórnego,ε2,orazenergiikinetycznejelektronu,
1
2mev2,równasięenergiifotonu
padającego:
ε1=ε2+
1
2mev
2=hν2+1
2mev
2
(3.5)
Fotonpadającyoddajezatemwzderzeniuczęśćswojejenergiielektronowiiprze-
mieniasięwfotonwtórnyoodpowiedniomniejszejenergii.
Dalszaanalizawynikówdoświadczalnychpozwalawnioskować,żekąt,podjakim
rozbiegająsięfotonwtórnyielektron,zależyodróżnicyenergiifotonupierwotnego
ifotonuwtórnego.Inaczejmówiąc,kątzależyodsposobu,wjakienergiafotonupier-
wotnegozostajepodzielonapomiędzyenergięfotonuwtórnegoienergięelektronu.
Związektenmożnawyjaśnić,jeżelisięprzyjmie,żefotonommożnaprzypisaćokre-
ślonypędiokreślonąmasę.Okazujesięwówczas,żezderzeniefotonuzelektronem
