To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
D yfrakcja ( ugięcie fali ) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali .
Dyfrakcja używana jest do badania fal oraz obiektów o niewielkich rozmiarach, w tym i kryształów, ogranicza jednak zdolność rozdzielczą układów optycznych.
Jeżeli wiązka fal przechodzi przez szczelinę lub omija obiekt, to zachodzi zjawisko ugięcia. Zgodnie z zasadą Huygensa fala rozchodzi się w ten sposób, że każdy punkt fali staje się nowym źródłem fali kulistej. Za przeszkodą fale nakładają się na siebie zgodnie z zasadą superpozycji . Przy spełnieniu pewnych warunków za przeszkodą pojawiają się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal ( interferencja ).
Interferencja ( łac. inter - między + ferre - nieść) - zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się ( superpozycji fal ) dwóch lub więcej fal . Warunkiem trwałej interferencji fal jest ich spójność , czyli korelacja faz i częstotliwości . Polaryzacja - właściwość fali poprzecznej polegająca na zmianach kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób.W poprzecznej fali niespolaryzowanej oscylacje rozchodzącego się zaburzenia zachodzą z jednakową amplitudą we wszystkich kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. Fala niespolaryzowana może być traktowana jako złożenie bardzo wielu fal spolaryzowanych w różny sposób. Polaryzacja występuje tylko dla takich rodzajów fal i takich warunków, w których oscylacje mogą odbywać się w różnych kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. W innych przypadkach rozważanie zjawiska polaryzacji nie ma sensu - dotyczy to na przykład drgań rozchodzących się na powierzchni membrany i na granicach ośrodków o różnej gęstości (między innymi fale morskie ). Fale dźwiękowe w gazach (również w powietrzu) nie podlegają zjawisku polaryzacji, gdyż są falami podłużnymi . Dualizm korpuskularno-falowy - cecha obiektów kwantowych (np. fotonów , czy elektronów ) polegająca na przejawianiu, w zależności od sytuacji, właściwości falowych ( dyfrakcja , interferencja ) lub korpuskularnych (dobrze określona lokalizacja, pęd ).
Zgodnie z mechaniką kwantową cała materia charakteryzuje się takim dualizmem, chociaż uwidacznia się on bezpośrednio tylko w bardzo subtelnych eksperymentach wykonywanych na atomach, fotonach, czy innych obiektach kwantowych Hipoteza de Broglie'a
(…)
… możemy więc stosować zasady zachowania: pędu i energii. Pęd i energia fotonu wynoszą odpowiednio: , . Energia i pęd elektronu związane są ze sobą zależnością relatywistyczną:
.
Z zasady zachowania pędu wynika, że wektory pędu cząstek przed zderzeniem i po zderzeniu muszą leżeć w jednej płaszczyźnie. Możemy więc opisywać zderzenie w dwuwymiarowymukładzie współrzędnych na tej płaszczyźnie. Przyjmujemy, że przed zderzeniem foton porusza się wzdłuż osi x.
Zasada zachowania energii - w stanie początkowym mamy foton o długości fali i spoczywający elektron, w stanie końcowym foton o długości fali i elektron o pędzie :
.
Zasada zachowania pędu - składowa :
.
Zasada zachowania pędu - składowa :
.
Kwadrat pędu elektronu po zderzeniu:
,
i można tu wstawić składowe wyliczone z zasady zachowania pędu:
.
Podstawiając to do równania zasady zachowania energii i dzieląc przez można otrzymać następujące równanie (teraz pozostały już tylko przekształcenia algebraiczne):
Podnosząc obustronnie do kwadratu
i po redukcji:
.
Mnożąc przez i przerzucając jeden człon na prawą stronę otrzymujemy wyrażenie Comptona:
.
Na podstawie powyższego wzoru, oraz zależności
dochodzimy do wzoru na energię rozproszonego fotonu:
.
…
… zgodnie ze wzorem:
gdzie:
- zmiana długości fali fotonu (przesunięcie Comptona)
- kąt rozproszenia fotonu
- stała, tzw. komptonowska długość fali elektronu[1]
- stała Plancka
- masa spoczynkowa elektronu
- prędkość światła
- długość fali rozproszonej
- długość fali padającej
Zatem zmiana długości fali nie zależy od jej początkowej długości. Oznacza to, że względna zmiana zależy od długości fali…
… pasmami energetycznymi, na skutek naświetlania promieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład światłem widzialnym) o odpowiedniej częstotliwości, zależnej od rodzaju przedmiotu.
Emitowane w zjawisku fotoelektrycznym elektrony nazywa się czasem fotoelektronami. Energia kinetyczna fotoelektronów nie zależy od natężenia światła, a jedynie od jego częstotliwości. Gdy oświetlanym ośrodkiem jest gaz…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)