क्वांटम भौतिकी: प्रकाश की मात्रा गुण

क्या तुमने कभी क्या तथ्य यह है कई प्रकाश घटना में गठन के बारे में सोचा है? प्रकाश के सभी क्वांटम गुण - उदाहरण के लिए, फोटो इलेक्ट्रिक प्रभाव, गर्म हवाएं, प्रकाश रासायनिक प्रक्रियाओं और की तरह लेते हैं। उन्हें पता चला नहीं किया गया था, तो वैज्ञानिकों काम करता है, वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति मृत बिंदु से चले गए हैं नहीं किया है वास्तव में, और साथ ही। क्वांटम प्रकाशिकी, जो अलंघनीय भौतिक विज्ञान की उसी शाखा से जुड़ा हुआ है के अपने अनुभाग का अध्ययन करें।

प्रकाश की मात्रा गुण: एक परिभाषा

अभी हाल तक, इस बात का स्पष्ट और विस्तृत व्याख्या ऑप्टिकल घटना नहीं दे सकता है। वे सफलतापूर्वक न केवल सूत्र लेकिन भौतिक विज्ञान में पूरी समस्या का निर्माण करने के लिए इस आधार पर, विज्ञान और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किया जाता है। तैयार करना एक अंतिम निर्धारण केवल आधुनिक वैज्ञानिकों ने अपने पूर्ववर्तियों की गतिविधियों माथुर से प्राप्त किया जा। इस प्रकार, प्रकाश की मात्रा लहर गुण और - अपने emitters की सुविधाओं का एक परिणाम है जिन से परमाणुओं इलेक्ट्रॉनों हैं। क्वांटम (या फोटान) तथ्य यह है एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के स्तर को कम करने के लिए, इस प्रकार विद्युत चुंबकीय दालों पैदा करने से चलता है कि की वजह से ही बना है।

पहले ऑप्टिकल टिप्पणियों

XIX столетии. प्रकाश की मात्रा संपत्तियों की मौजूदगी के बारे में धारणा उन्नीसवीं सदी में दिखाई दिया। वैज्ञानिकों की खोज की है और लगन से विवर्तन, हस्तक्षेप और ध्रुवीकरण के रूप में इस तरह की घटना। उनकी मदद के साथ, प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत निकाला गया था। यह शरीर के दोलनों के दौरान इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही के त्वरण पर आधारित था। नतीजतन, हीट, प्रकाश की लहरों के बाद उसके पीछे दिखाई दिया। इस विषय पर पहले लेखक की परिकल्पना को अंग्रेज डी रेले का गठन किया है। उन्होंने कहा कि एक सीमित स्थान में विकिरण बराबर और स्थायी लहरों की एक प्रणाली के रूप में माना जाता है, और। इसके निष्कर्षों के अनुसार, उनके उत्पादन तरंग दैर्ध्य में कमी के साथ लगातार वृद्धि करनी चाहिए, इसके अलावा, पराबैंगनी और एक्स-रे के लिए आवश्यक। व्यवहार में, यह सब इस बात की पुष्टि नहीं की गई है, और यह एक और विचारक ले लिया।

प्लैंक सूत्र

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. एक जर्मन में जन्मे भौतिक विज्ञानी - - XX सदी माक्स प्लांक की शुरुआत में आगे एक दिलचस्प परिकल्पना दिया है। उनके अनुसार, उत्सर्जन और प्रकाश का अवशोषण लगातार होती है नहीं, पहले सोचा था कि के रूप में, और भाग - क्वांटा, या के रूप में वे फोटॉनों कहा जाता है। h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. प्लैंक स्थिरांक पेश किया गया था - समानता कारक पत्र ज का प्रतिनिधित्व करती है, और यह करने के लिए 6.63 × 10 ^-34 जम्मू · रों बराबर था। v – частота света. वी - - प्रकाश की आवृत्ति प्रत्येक फोटोन के ऊर्जा की गणना करने में, एक अधिक मूल्य की जरूरत है। प्लैंक स्थिरांक आवृत्ति से गुणा, और एक परिणाम के रूप में एक एकल फोटोन की ऊर्जा प्राप्त की। जर्मन वैज्ञानिक सही ढंग से और सही ढंग से एक सरल सूत्र, प्रकाश की मात्रा गुण, पहले H हर्ट्ज़ द्वारा पाया गया था, जिसमें सुरक्षित कर लिया, और फोटो इलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में यह निर्दिष्ट के बाद से।

फोटो इलेक्ट्रिक प्रभाव की खोज

हमने कहा है, वैज्ञानिक Genrih Gerts पहले जो प्रकाश nezamechaemye पहले की मात्रा गुण ओर ध्यान आकर्षित किया था। फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव 1887 में खोज की थी जब एक वैज्ञानिक शामिल हो गए एक जस्ता प्लेट और विद्युतमापी की एक छड़ के प्रबुद्ध। इस मामले में जहां प्लेट एक सकारात्मक चार्ज करने के लिए आता है, विद्युतमापी छुट्टी दे दी नहीं है। एक नकारात्मक चार्ज उत्सर्जित होता है, तो डिवाइस का निर्वहन करने, जैसे ही थाली पराबैंगनी किरण गिर जाता है के रूप में शुरू होता है। इस दौरान व्यावहारिक अनुभव यह साबित कर दिया था कि प्लेट प्रकाश के संपर्क में है नकारात्मक विद्युत आवेश, जो बाद में उपयुक्त नाम प्राप्त विकीर्ण कर सकते हैं - इलेक्ट्रॉनों।

व्यावहारिक अनुभव Stoletova

इलेक्ट्रॉनों के साथ व्यावहारिक प्रयोग किए रूस शोधकर्ता अलेक्जेंडर Stoletov। अपने प्रयोगों के लिए उन्होंने एक निर्वात गिलास बल्ब और दो इलेक्ट्रोड का इस्तेमाल किया। एक इलेक्ट्रोड विद्युत पारेषण के लिए इस्तेमाल किया गया था, और दूसरा प्रकाशित किया गया है, और यह बैटरी के नकारात्मक पोल लाया गया था। इस ऑपरेशन के दौरान, वर्तमान शक्ति को बढ़ाने के लिए शुरू होता है, लेकिन कुछ समय के बाद यह एक स्थिर और सीधे प्रकाश की विकिरण के लिए आनुपातिक हो गया। नतीजतन, यह पाया गया कि इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा के रूप में अच्छी तरह से वोल्टेज में देरी के रूप में प्रकाश की शक्ति पर निर्भर नहीं करता। लेकिन प्रकाश की आवृत्ति में वृद्धि यह आंकड़ा बढ़ने के लिए कारण बनता है।

प्रकाश की नई क्वांटम गुण: फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव और इसके कानूनों

हर्ट्ज के सिद्धांत और व्यवहार Stoletov के विकास के दौरान तीन बुनियादी कानूनों, जो, के रूप में यह पता चला, फोटोन से कार्य कर रहे हैं वापस ले लिया गया था:

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 1. पावर प्रकाश है कि शरीर की सतह पर गिर जाता है सीधे संतृप्ति धारा की शक्ति के लिए आनुपातिक है।

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 2. पावर प्रकाश photoelectron की गतिज ऊर्जा को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन प्रकाश की आवृत्ति नवीनतम रैखिक वृद्धि का कारण है।

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 3. वहाँ की तरह है "फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव के लाल बढ़त।" लब्बोलुआब यह है कि अगर आवृत्ति किसी दिए गए सामग्री के लिए कम से कम आवृत्ति सूचक प्रकाश से भी कम है, फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव देखा गया है है।

दो सिद्धांतों टक्कर कठिनाइयाँ

सूत्र व्युत्पन्न के बाद मैक्स प्लैंक, विज्ञान एक दुविधा का सामना करना पड़। इससे पहले ली गई लहर, और प्रकाश की मात्रा गुण है, जो एक छोटे से बाद में खुले थे, भौतिक विज्ञान के आम तौर पर स्वीकार कानूनों के ढांचे में नहीं रह सकता। विद्युत चुम्बकीय के अनुसार, वर्ष सिद्धांत, शरीर के सभी इलेक्ट्रॉनों, जो प्रकाश पर पड़ता है एक ही आवृत्ति पर मजबूर दोलन में आना चाहिए। यह एक अनंत गतिज ऊर्जा है कि काफी असंभव है उत्पन्न होगा। इसके अलावा, बाकी के आवश्यक राशि के संचय इलेक्ट्रॉन ऊर्जा रहेगा के लिए मिनट के दसियों के लिए सक्षम होना आवश्यक हो, फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव, व्यवहार में, वहाँ नहीं थोड़ी सी भी देरी है, जबकि है। इसके अलावा भ्रम तथ्य यह है कि photoelectrons की ऊर्जा प्रकाश की शक्ति पर निर्भर नहीं करता से भी पैदा हुई। इसके अलावा, फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव के लाल बढ़त नहीं है, और प्रकाश की इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा की आवृत्ति खोल दिया गया है के लिए आनुपातिक की गणना नहीं की गई थी। पुराने सिद्धांत भौतिक घटनाओं की आंखों के लिए स्पष्ट रूप से दिखाई नहीं समझा सकता है, और नया अभी तक पूरी तरह से बाहर काम किया है।

बुद्धिवाद अल्बर्टा Eynshteyna

केवल 1905 में, महान भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट आइंस्टीन व्यवहार में पता चला है और सिद्धांत रूप में व्यक्त, यह क्या है - प्रकाश की वास्तविक प्रकृति। और क्वांटम लहर गुण, फोटोन के लिए निहित बराबर भागों में दो विपरीत द्वारा खुला एक दूसरे को परिकल्पना। चित्र केवल पृथक्ता के सिद्धांत का अभाव है, अंतरिक्ष में फोटॉनों का सटीक स्थान यानी पूरा करने के लिए। प्रत्येक फोटॉन - एक कण है कि या अवशोषित किया जा सकता एक पूरे के रूप उत्सर्जित। इलेक्ट्रॉन "निगल" आवक फोटोन ऊर्जा कणों द्वारा अवशोषित के मूल्य पर अपने आरोप बढ़ जाती है। इसके अलावा, अंदर photocathode इलेक्ट्रॉन, इसकी सतह पर ले जाता है, जबकि ऊर्जा है, जो उत्पादन गतिज ऊर्जा में तब्दील हो जाता है की एक "डबल खुराक" को बनाए रखने। इस सरल तरीके में, और फोटो इलेक्ट्रिक प्रभाव जो कोई देरी प्रतिक्रिया में किया जाता है। इलेक्ट्रॉन के खत्म पर एक लंबी ही है, जो शरीर की सतह पर गिर जाता है, और भी अधिक ऊर्जा के साथ radiating पैदा करता है। अधिक से अधिक उत्पादन किया फोटॉनों की संख्या - अधिक शक्तिशाली विकिरण, क्रमशः, और प्रकाश लहर के उतार-चढ़ाव से बढ़ता है।

सरल उपकरणों, जो फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर आधारित हैं

बीसवीं सदी की शुरुआत में जर्मन वैज्ञानिकों द्वारा किए गए खोजों के बाद, आवेदन प्रकाश की मात्रा गुण विभिन्न उपकरणों के निर्माण के लिए में हो जाता है। आविष्कार, जिसका संचालन फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव है, सौर कोशिकाओं कहा जाता है, जिनमें से सबसे सरल प्रतिनिधि - वैक्यूम। जो बीच में अपने नुकसान कमजोर वर्तमान चालकता, लंबे लहर विकिरण करने के लिए कम संवेदनशीलता, कहा जा सकता है क्यों यह एसी सर्किट में नहीं किया जा सकता है। वैक्यूम डिवाइस व्यापक रूप से प्रकाश मापन में किया जाता है, वे चमक और प्रकाश की गुणवत्ता की ताकत को मापने। उन्होंने यह भी fototelefonah में और ऑडियो प्लेबैक के दौरान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

चालन कार्यों के साथ फोटोवोल्टिक कोशिकाओं

यह उपकरणों, जो प्रकाश की मात्रा गुणों के आधार पर कर रहे हैं की काफी एक अलग प्रकार का था। उनका उद्देश्य - वाहक घनत्व बदलने के लिए। यह घटना कभी कभी आंतरिक विद्युत प्रकाशीय प्रभाव कहा जाता है, और यह आपरेशन photoconductors का आधार है। इन अर्धचालकों हमारे दैनिक जीवन में एक बहुत ही महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। पहली बार के लिए वे रेट्रो कारों का इस्तेमाल शुरू किया। तब वे इलेक्ट्रॉनिक्स और बैटरी आपरेशन प्रदान करते हैं। बीसवीं सदी के मध्य में अंतरिक्ष यान के निर्माण के लिए इस तरह के सौर कोशिकाओं को लागू करने के लिए शुरू किया। अब तक, आंतरिक फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव की वजह से मेट्रो, पोर्टेबल कैलकुलेटर और सौर पैनलों में turnstiles कार्य करते हैं।

प्रकाश रासायनिक अभिक्रियाओं

प्रकाश है, जो की प्रकृति बीसवीं सदी में केवल आंशिक रूप से उपलब्ध विज्ञान था, वास्तव में, यह रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है। प्रवाह के प्रभाव के तहत क्वांटम आणविक पृथक्करण प्रक्रिया और परमाणुओं के साथ अपने विलय शुरू होता है। विज्ञान में, इस photochemistry रूप में जाना जाता है, और इसके अभिव्यक्तियों में से एक की प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण है। यह निश्चित है बाह्य अंतरिक्ष, जिससे संयंत्र हरी हो जाता है में कोशिकाओं द्वारा उत्पादित पदार्थों के उत्सर्जन की प्रकाश तरंगों प्रक्रियाओं के कारण है।

प्रकाश और मानव दृष्टि की मात्रा गुणों को प्रभावित। रेटिना पर हो रही है, एक फोटोन प्रोटीन अणुओं के अपघटन की प्रक्रिया से चलाता है। यह जानकारी मस्तिष्क में न्यूरॉन्स से भेजा जाता है, और उपचार के बाद, हम सब प्रकाश देख सकते हैं। नाईटफॉल प्रोटीन अणु पुनर्स्थापित किया जाता है और दृष्टि नई शर्तों को समायोजित किया जाता है।

परिणाम

हम इस लेख है, जो मुख्य रूप से प्रकाश की मात्रा गुण एक घटना फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है में दिखाया जाता है है के पाठ्यक्रम में पता चला। प्रत्येक फोटॉन इसके प्रभारी और बड़े पैमाने पर है, और जब एक इलेक्ट्रॉन के साथ सामना यह में गिर जाता है। क्वांटम और इलेक्ट्रॉन एक हो जाते हैं और उनकी संयुक्त ऊर्जा गतिज ऊर्जा है, जो, कडाई के फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक में बदल जाती है। लहर दोलन का वर्णन किया केवल एक निश्चित उपाय करने के लिए फोटॉन ऊर्जा बढ़ाने के लिए, लेकिन हो सकता है।

फोटेलेक्ट्रिक प्रभाव आज उपकरण के अधिकांश प्रकारों का एक आवश्यक घटक है। इसके आधार पर इमारत अंतरिक्ष जहाजों और उपग्रहों का विकास, सौर कोशिकाओं सहायक ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, प्रकाश तरंगों पृथ्वी पर रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं पर एक बड़ा प्रभाव पड़ता है। साधारण सूरज की रोशनी की कीमत पौधों हरे हैं, पृथ्वी के वायुमंडल नीले से भरा पैलेट चित्रित है, और हम दुनिया को देखने के रूप में यह है।