header_br


Google      




Incursiune in lumea fizicii


Fizica atomica







Fenomene fizice în care se manifestă aspectul corpuscular al luminii


Generalităţi.

In jurul anului 1675 Issac Newton a conceput teoria emisiei corpusculare cu privire la natura luminii, teorie pe care a folosit-o pentru a explica o serie de fenomene luminoase. Conform acestei teorii raza de lumină reprezintă traiectoria unor particule foarte mici emise de sursa de lumină. Teoria emisiei corpusculare a fost în contradicţie cu teoria ondulatorie a lui C. Huygens care a fost adoptată în unanimitate de fizicieni odată cu descoperirea lui T. Young si Fresnel cu privire la suprapunerea a doua fascicule provenite de la o sursa monocromatica de lumina care in anumite conditii fac ca in punctele din spatiul in care are loc suprapunerea sa existe o distributie diferita a intensitatii luminoase. Teoria ondulatorie a luminii a fost folosita la explicarea fenomenelor de interferenta, difractie si de polarizare a luminii. Pentru a putea explica unele fenomene de absorbtie si emisie de lumina teoria ondulatorie a fost modificata in anul 1864 de catre James Clerk Maxwell care a stabilit ca unda electromagnetica si unda de lumina se propaga cu aceeasi viteza intr-un mediu dat (v=1/√με) unde ε este permitivitatea mediului, iar μ reprezinta permeabilitatea magnetica a mediului), diferenta dintre cele doua tipuri de unde este data de frecventa de oscilatie sau de lungimea de unda si de felul cum iau nastere aceste unde. Undele electromagnetice cu lungime de unda mare sunt produse de oscilatiile purtatorilor de sarcina electrica din corpurile microscopice, in timp ce undele luminoase se produc prin oscilatiile electronilor din atomi si molecule. O serie de noi fapte experimentale descoperite in ultimul sfert de veac al secolului al XIX-lea si inceputul secolului XX aduc din nou in discutie problema naturii luminii, deoarece au aparut neconcordante intre rezultatele experimentale si ideile fizicii clasice. Astfel de neconcordante au aparut atunci cand s-a incercat sa se explice radiatia termica, caldurile specifice ale solidelor, fenomenul fotoelectric si fenomenul Compton.

Efectul fotoelectric extern

In timpul efectuarii unor experimente ce au avut ca scop studierea transmisiei undelor electromagnetice H. Hertz a observat ca daca lumina produsa de descarcarea in scanteie a circuitului excitator (primar) ajunge pe sferele circuitului rezonator (secundar), atunci scanteile induse pe cele doua sfere S'si S" se produc mult mai usor.
H . Hertz
    a)Circuitul oscilant excitator (primar): E, r reprezinta tensiunea electromotoare si rezistenta interna a sursei electrice, L si C este bobina, respectiv condensatorul circuitului oscilant, S1 si S2 sunt sferele intre care se produce descarcare electrica.
    b)Circuitul osclant rezonator (secundarul)
    Pentru a stabili daca lumina produsa de circuitul oscilant excitator prin descarcare electrica influenteaza scanteia indusa, Hertz a asezat un obstacol opac intre cele doua circuite. El a observat ca scanteia dintre S1' si S2"este mai slaba. A efectuat experimentul cu un obstacol din sticla si a constatat ca efectul este acelasi, dar schimband obstacolul cu altul din cuart care este transparent pentru radiatii ultraviolete, scanteia indusa este din nou influentata puternic. Hertz a tras concluzia ca radiatiile ultraviolete influenteaza descarcarea electrica. In anul 1888 fizicianul englez, W. Hallwachs dupa un an de la constatarea lui Hertz a observat ca un electroscop incarcat cu sarcina electrica pozitiva ramane mult timp incarcat cu aceeasi sarcina electrica pozitiva chiar daca este iradiat cu radiatii ultraviolete, in schimb un electroscop incarcat cu sarcina electrica negativa daca este iradiat cu radiatii ultraviolete se descarca foarte rapid, iar daca este descarcat prin iradiere se incarca cu sarcina electrica pozitiva Hallwachs pentru a explica fenomenul a emis ipoteza ca sub actiunea radiatiilor ultraviolete suprafata metalica emite niste particule cu sarcina electrica negativa.
Joseph John Thomson a numit particulele emise de suprafetele metalice sub influenta radiatiilor ultraviolete electroni.
Emisia de electroni sub actiunea radiatiilor electromagnetice se numeste efect fotoelectric extern.
Daca iradierea cu radiatii electromagnetice conduce la aparitia electronilor de conductie in interiorul unor substante semiconductoare efectul fotoelectric este intern. Electronii emisi de catre suprafetele metalice iradiate se numesc fotoelectroni.

Comfort Therm

Studiul efectului fotoectric extern

Studiul efectului fotoectric extern se poate face folosind montajul realizat dupa schema din figura alaturata.
Efectul fotoelectric extern

Placile C si A (catodul si anodul) sunt plasate in interiorul unui tub de stica din care s-a scos aerul. Radiatia ultravioleta provenita de la un arc electric este dirijata cu ajutorul unei lentile convergente din cuart spre catod printr-o fereastra din cuart ( cuartul este transparent pentru radiatiile ultraviolete). Se aplica intre cele doua placi o tensiune reglabila cu potentiometrul R, masurata de voltmetru. Particulele emise de catod - fotoelectronii - vor fi colectati de anod si prin circuit trece un curent electric masurat de microamprmetru. In tubul de sticla fiind vid curentul electric din circuitul exterior al montajului este creat numai de fotoelectonii emisi de placa iradiata. Cu ajutorul acestui aranjament experimental se pot stabili legile efectului fotoelectric extern. Pentru a reprezenta grafic intensitatea curentului de fotoelectroni in functie de tensiunea dintre catod si anod se iradiaza catodul cu lumina monocromatica de frecventa data de filtru si de flux energetic constant (Energia radianta transportata in unitate de timp de fasciculul de radiatie) si se variaza tensiunea dintre electrozi. Pentru fiecare valoare a tensiunii citita la voltmetru se noteza intesitatea curentului fotoelectric indicata de microampermetru. Cu perechile de valori se ridica graficul I (μ A) in functie de U (V) si se obtine diagrama din figura numita caracteristica tensiune-curent a efectului fotoelectric extern.

Caracteristici tensiune-curent
Curentul de fotoelectroni masurat la U = 0 V se numeste curent de intuneric si apare datorita fotoelectronilor ce reusesc sa ajunga la anod in absenta campului electric accelerator. Pe masura ce creste tensiunea dintre catod si anod are loc o crestere corespunzatoare a fortei campului electric accelerator care dirijeaza spre anod un numar din ce in ce mai mare de fotoelectroni. Numarul mare de fotoelectroni colectati determina o crestere a intensitatii curentului de fotoelectroni. Prin cresterea continua a tensiunii se ajunge la un moment dat ca toti fotoelectronii emisi de catod in unitate de timp sa fie colectati de anod in acelasi interval de timp, intensitatea curentului fotoelectric obtinut se numeste intensitatea curentului fotoelectric de saturatie(Is). Daca se schimba polaritatea placilor aplicand un potential negativ anodului, in spatiul dintre placi apare un camp electric de franare care se opune deplasarii fotoelectronilor spre anod. Exista totusi un curent de intensitate foarte mica(de ordinul nanoamperilor) care se stabileste in circuitul exterior datorita fotoelectronilor emisi de catod cu viteze mari ce reusesc sa strabata spatiul catod-anod invingand campul electric de franare. Fotoelectronii nu mai ajung la anod atunci cand lucrul mecanic al campului electric de franare (e·Us)este egal cu energia cinetica maxima a fotoelectronilor emisi de catod.

Ec max=mv/2=eUs. (1)


Us este tensiunea de stopare, adica tensiunea pentru care intensitatea curentului fotoelectric este zero,
mo =9,1·10-31kg - masa electronului, v - viteza maxima a electronului, e = 1,6·10-19C
- sarcina electrica a electronului (e = 1,6·10-19 C)
Orientare






Niels.Bohr hallwachs
Radiatiile ultraviolete continute in arcul electric sunt focalizate, cu ajutorul unei lentile din cuart asupra unei placi de zinc incarcata negativ. Prin iradiere placa de zinc se descarca. Daca se foloseste o lentila de sticla fenomenul nu se mai produce, deoarece sticla absoarbe radiatiile ultraviolete.
N.B Portar de premiul Nobel
In tinerete marele fizician Niels Bohr posesor al premiului Nobel pentru fizica a jucat fotbal de performanta la nivel inalt fiind portarul echipei de fotbal a Danemarcei. In anul 1908, la Olimpiada de la Londra a aparat poarta echipei nationale de fotbal a Danemarcei.



img1
Transformarea izocora

sus

« Home     Linkuri utile      Pagina urmatoare»



Postati:

Facebook widgets   Twitter widgets   Google plus widgets   linkedin