Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
38.1.FOTON,KWANTŚWIATŁA
Najmniejszaporcjaenergii,jakąmożemiećświatłooczęstotliwościν,jest
równaenergiipojedynczegofotonuhν.Jeślifalaniesiewięcejenergii,to
taenergiamusibyćcałkowitąwielokrotnościąhν.Światłoniemożemieć
energiiwynoszącejnaprzykład0,6hνlub75,5hν.
Einsteinzaproponowałdalej,żeprocespochłaniania(absorpcji)lub
emisjiświatłaprzezpewneciało(materię)zachodziwatomach,zktórych
zbudowanejesttociało.Kiedyświatłooczęstotliwościνjestpochłaniane
przezatom,energiapojedynczegofotonuhνjestprzekazywanaześwia-
tładoatomu.wtakimakcieabsorpcjifotonznika,aoatomiemówimy,
żegopochłania.Kiedyświatłooczęstotliwościνjestemitowaneprzez
atom,porcjaenergiiowartościhνprzekazywanajestztegoatomuświatłu.
wtakimakcieemisjifotonnaglesiępojawia,aoatomiemówimy,żego
wyemitował.Takwięcmożemymiećdoczynieniazabsorpcjąlubemisją
fotonuprzezatomytworzącedaneciało.
wprzypadkuciałskładającychsięzwieluatomówmożewystąpić
wieleaktówabsorpcji(jakwokularachprzeciwsłonecznych)lubemisji
fotonów(jakwlampach).Jednakkażdytakiaktabsorpcjilubemisjiwdal-
szymciągupoleganaprzekazieenergiiowartościrównejenergiipojedyn-
czegofotonuświatła.
Omawiającwpoprzednichrozdziałachprzykładyabsorpcjiczyemi-
sjiświatła,mieliśmydoczynieniaztakdużąilościąświatła,żefizyka
kwantowaniebyłanampotrzebna.Doichwyjaśnieniawystarczałafizyka
klasyczna.JednaktechnikakońcaXXwiekustałasięnatylezaawanso-
wana,żeumożliwiłaprzeprowadzaniedoświadczeńzpojedynczymifoto-
nami.wieleztycheksperymentówznalazłopraktycznezastosowanie.Fi-
zykakwantowastałasięodtądczęściąstandardowejpraktykiinżynierskiej,
szczególniewinżynieriioptycznej.
/
Sprawdzian1
Uszeregujnastępującerodzajepromieniowaniazgodniezenergiamitworzą-
cychjefotonów,zaczynającodenergiinajwiększej:a)żółteświatłozlampy
sodowej,b)fotonpromieniowaniaγemitowanyprzezjądropromieniotwór-
cze,c)falaradiowaemitowanaprzezantenękomercyjnejstacjiradiowej,
d)wiązkamikrofalemitowanaprzezradarkontroliruchulotniczego.
3
Przykład38.01.Emisjaiabsorpcjaświatłajakofotonów
Lampasodowaumieszczonajestwśrodkudużejsfery
pochłaniającejcałośćpadającegonaniąświatła.Lampa
emitujeenergięzmocą100w.Załóżmy,żeemitowane
jestwyłącznieświatłoodługościfali590nm.Zjaką
szybkościąfotonypochłanianesąprzezsferę?
PODSTAWOWEFAKTY
Światłojestemitowaneipochłanianewpostacifotonów.
Zakładamy,żecałeświatłoemitowaneprzezlampędo-
cieradosfery(ijestprzezniąpochłaniane).Takwięc
szybkośćR,zjakąfotonysąpochłanianeprzezsferę,
jestrównaszybkościRemisji,zjakąfotonysąemitowane
przezlampę.
Obliczenia:Szybkośćtajestrówna
Remisji=
energiaemitowanegofotonu
szybkośćemisjienergii
=
Pemisji
E
.
Możemyterazpodstawićeinsteinowskiwzórnaenergię
E,jakąmapojedynczyemitowanykwantświatła(który
