KWANTY - NOWA WIELKA TEORIA
    W 1887 roku Hertz odkrył zjawisko emisji ujemnie naładowanych cząsteczek z metalu pod wpływem światła. Cząsteczki te jak się w toku późniejszych badań okazało są elektronami. Zjawisko to nazwane efektem fotoelektrycznym stało się polem badań wielu naukowców. Korzystali oni z urządzenia przedstawionego na rys. 1. Gdy na elektrodę A pada wiązka światła monochromatycznego powodując wybijanie zeń elektronów, które następnie padają na elektrodę B - przez układ płynie prąd. Korzystając z klasycznych praw fizyki można by się spodziewać, że zwiększając natężenie światła (a co za tym idzie energię wiązki świetlnej) padającego na elektrodę, elektrony wybijane powinny mieć większą energię (wiązka świetlna powinna przekazywać im więcej energii) - prąd płynący powinien wzrastać. Nic takiego się jednak nie obserwuje. Ze wzrostem natężenia światła rośnie jedynie natężenie prądu - zwiększa się liczba wybijanych elektronów.

    Doświadczenia wykazały również, że zwiększając częstość światła padającego na elektrodę zwiększa się właśnie energia kinetyczna elektronów. Jest ona proporcjonalna do częstości (rys. 2). Zauważono również, że istnieje pewna granica częstości, poniżej której z elektrody nie są emitowane w ogóle elektrony. Częstość tą nazwano częstością progową. Jej wartość zależy od rodzaju pierwiastku, z którego zrobiona jest elektroda (tab. 1). Jednak zależność wzrostu energii kinetycznej od częstości światła jest dla wszystkich pierwiastków taka sama.
    Te dziwne fakty doświadczalne nie zgadzały się z klasycznymi teoriami elektromagnetycznymi. W 1905 roku Albert Einstein podał rozwiązanie tego problemu. Przyjął on w swojej teorii, że energia promieniowania elektromagnetycznego występuje, nie tak jak dotychczas sądzono, w postaci ciągłej, lecz w postaci nieciągłych pakietów fal - kwantów, nazwanych fotonami. Energia fotonów rośnie ze wzrostem częstości promieniowania. Zgodnie z teorią energia fotonu równa jest: h*v, gdzie v - częstość promieniowania, h - stała Plancka.
    Światło padające na elektrodę składające się z fotonów o danej energii wybija elektrony. Elektrony metalu po prostu absorbują foton i przejmują całą jego energię. Jeżeli więc zwiększamy natężenie światła - ilość fotonów o danej energii wzrasta. Wybijają one większą liczbę elektronów, przekazując każdemu z nich taką samą energię jak przy mniejszym natężeniu światła. Jeśli natomiast zwiększy się częstość światła, zwiększy się energia fotonów. Fotony absorbowane przez elektrony przekazują im większą energię niż poprzednio.
    Korzystając z zasady zachowania energii Einstein zapisał:

          (1)
gdzie: F - energia fotonu, W - praca potrzebna do wyrwania elektronu z elektrody (praca wyjścia - charakterystyczna dla danego metalu). Można zapisać:

          (2)
Energia kinetyczna wybitego elektronu określa się wzorem:

          (3)
gdzie: m - masa elektronu, b - prędkość elektronu. Energię tą można określić również wzorem:

          (4)
gdzie: e - ładunek elektronu, V - potencjał hamowania tzn. potencjał jaki trzeba przyłożyć do elektrod, aby po oświetleniu wiązką światła elektrody, wszystkie wybijane elektrony wracały do niej - prąd nie płynie. Po podstawieniu równań (2), (4) do (1) jest:

          (5)
    Zgodnie z uzyskanym równaniem wykres V od częstości promieniowania (jest liniowy). Nachylenie prostej określone jest stałą wielkością h/e. Ponieważ wielkość W zależy od metalu, z którego zbudowana jest elektroda to wykresy V od (dla różnych metali są liniami prostymi o jednakowych kątach nachylenia, ale różnych odciętych miejsc zerowych - rys. 3). Wykresy te zgadzają się bardzo dobrze z danymi doświadczalnymi. Można z nich obliczyć wartość h.
    Stworzona teoria mówiła o tym, iż promieniowanie jest emitowane bądź absorbowane w postaci kwantów, a ilość energii kwantu jest związana z częstością promieniowania zgodnie ze wzorem (2).
    Ta nowa teoria pozwoliła wytłumaczyć wiele faktów doświadczalnych, a Niels Bohr wykorzystał ją do stworzenia teorii opisującej budowę atomów.

BADANIA NAD ELEKTRONEM  |   PRÓBY WYZNACZENIA ŁADUNKU ELEMENTARNEGO  |   ODKRYCIE I BADANIE PROMIENI X  |   ODKRYCIE I BADANIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI  |   MODEL KELVINA-THOMSONA  |   NOWA WIELKA TEORIA - KWANTY  |   MODEL BOHRA BUDOWY ATOMU  |   UDOSKONALONA TEORIA BOHRA  |   ELEKTRON FALĄ  |   AKCELERATORY CZĄSTECZEK  |   CZARNOBYL  |   CZARNOBYL W STRONĘ POLSKI  |   ELEKTROWNIE JĄDROWE I ŚRODOWISKO  |   FALA PRAWDOPODOB. I NIEOZNACZONOŚĆ  |   JĄDRO ATOMOWE  |   JESZCZE O LICZBACH KWANTOWYCH  |   NEUTRINA  |   NEUTRONY  |   POZYTONY  |   REAKCJE JĄDROWE  |   REAKTOR JĄDROWY  |   DALSZE BADANIA PROMIENIOTWÓRCZOŚCI  |   SZCZEGÓLNA TEORIA WZGLĘDNOŚCI  |   TOKAMAK  |   ROZSZCZEPIENIE I SYNTEZA JĄDROWA  |   BOMBA ATOMOWA