Гипотеза Эйнштейна о фотонах. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

, где − энергия фотона; − работа выхода электрона (работа совершенная электроном для преодоления сил, удерживающих его в объеме металла); − максимальная энергия фотоэлектронов. Минимальная частота (длина волны в вакууме) электромагнитного излучения, при которой возможен фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта. Она определяется из (3.1) при условии , или ;

Принцип относительности Эйнштейна: все физические процессы происходят одинаково во всех инерциальных системах отсчета при одинаковых начальных условиях.

Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета, она не зависит от скорости движения источника или приемника света: м/с.При испускании и поглощении свет ведет себя подобно потоку элементарных частиц с энергией, зависящей от частоты (длины) волны света. Фотоны (или кванты света), как и частицы, обладают энергией и импульсом: энергия фотона , импульс фотона , где − волновое число; или импульс фотона в векторном виде , где − волновой вектор плоской монохроматической волны, распространяющейся в направлении ; фотон − безмассовая частица (его энергия покоя , а, следовательно, и масса покоя , равны нулю, т.е. он не существует в состоянии покоя и при испускании сразу приобретает скорость ). Е_γ=А+Е’+Е_ке,, А-мин.эн.,кот.необх.затратить, чтобы оторвать эл-н с пов.вещ. Работа выхода эл-на, Е’-эн,теряем.эл-ом при столкн. с част.вещ.,если фотоэл-н появ.не на пов-ти,а на некот.глубине в вещ.

Импульс релятивистской частицы , Полная энергия тела (частицы) равна произведению ее массы на квадрат скорости света в вакууме: . Энергия покоя −величина, равная произведению массы покоя тела (частицы) на квадрат скорости света в вакууме: . Кинетическая энергия релятивистской частицы − энергия, обусловленная движением тела: . Кинетическая энергия и импульс релятивистской частицы связаны выражением:

9. Тормозное рентгеновское излучение. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра. Согласно квантовой теории, давление света на поверхность обусловлено тем, что каждый фотон при взаимодействии с поверхностью передает ей свой импульс. Рассчитаем световое давление, оказываемое на поверхность тела потоком монохроматического излучения (с частотой ), падающего перпендикулярно поверхности. Если в единицу времени на единицу площади поверхности тела падает фотонов, то при коэффициенте отражения света от поверхности тела фотонов отразится, а фотонов поглотится. Каждый поглощенный фотон передает поверхности импульс , а каждый отраженный фотон − (при поглощении импульс фотона изменяется на , при отражении − на ). Давление света на поверхность равно импульсу, который передают поверхности фотонов: . Если учесть, что количество фотонов, падающих на единицу площади поверхности в единицу времени связано с концентрацией фотонов , т.е. количеством фотонов в единице объема, как , а объемная плотность энергии излучения равна , то давление, производимое светом при нормальном падении на поверхность, При падении света под углом к поверхности, световое давление рассчитывается по формуле: . Тормозное излучение возникает при торможении электронов и других заряженных частиц (в том числе, ионов и даже макроскопических частиц) в столкновениях с атомами вещества.

Существование коротковолновой границы тормозного излучения непосредственно вытекает из квантовой природы излучения. Так как излучение возникает за счет энергии, теряемой электроном при торможении, то величина кванта не может превысить энергию электрона , т.е. . Т.о. частота излучения не может превысить значения и следовательно, длина волны не может быть меньше значения . Эта формула для коротковолновой границы получается в предположении, что вся кинетическая энергия частицы ушла в излучение фотонов одной энергии.