18. Эффект Комптона, внешний и внутренний фотоэффект. Закон сохранения энергии и импульса при взаимодействии фотона с веществом.

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и g-излучения) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, которое сопровождается увеличением длины волны.Объяснение эффекта Комптона дается на основе квантовых представлений о природе света. Обычно рассматриваются эти изменения длины волны рассеянного излучения, не вникая в детали самого механизма взаимодействия электромагнитного излучения с электронами.

Фотоэффект - это явление испускания электронов поверхностью металлов под действием электромагнитного излучения. Это уравнение было впервые предложено Эйнштейном и называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Законы внешнего фотоэффекта: Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности. Для каждого вещества существует “красная граница фотоэффекта”, т.е. максимальная частота n0 света, при которой еще возможен внешний фотоэффект.Число фотоэлектронов n, вырываемых из катода за единицу времени, пропорционально интенсивности света. Красная граница” фотоэффекта определяется следующим. Из второго закона фотоэффекта следует, что существует минимальная частота света необходимая для фотоэффекта. максимальная длина волны излучения, при которой фотоэффект еще возможен. Но, как известно, максимальная длина волны имеет красный свет, отсюда и название “красная граница” фотоэффекта. Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Он проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к возникновению фотопроводимости или вентильного фотоэффекта. Фотопроводимостью называется увеличение электрической проводимости вещества под действием излучения. Вентильный фотоэффект или фотоэффект в запирающем слое — явление, при котором фотоэлектроны покидают пределы тела, переходя через поверхность раздела в другое твёрдое тело (полупроводник) или жидкость (электролит).

19. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц, волны де-Бройля.

20. Масса и энергия релятивистских частиц. Соотношение неопределенностей.

После того, как Эйнштейн предложил принцип эквивалентности массы и энергии, стало очевидно, что понятие массы может использоваться двояко. С одной стороны, это та масса, которая фигурирует в классической физике, с другой — можно ввести так называемую релятивистскую массу как меру полной (включая кинетическую) энергии тела. Эти две массы связаны между собой соотношением:

Принцип неопределенности. Экспериментальные исследования свойств микрочастиц (атомов, электронов, ядер, фотонов и др.) показали, что точность определения их динамических переменных (координат, кинетической энергии, импульсов и т.п.) ограничена и регулируется открытым в 1927 г. В. Гейзенбергом принципом неопределенности. Согласно этому принципу динамические переменные, характеризующие систему, могут быть разделены на две (взаимно дополнительные) группы1) временные и пространственные координаты (t и q); 2) импульсы и энергия (p и E). При этом невозможно определить одновременно переменные из разных групп с любой желаемой степенью точности (например, координаты и импульсы, время и энергию). Это связано не с ограниченной разрешающей способностью приборов и техники эксперимента, а отражает фундаментальный закон природы. Его математическая формулировка дается соотношениями: где q, p, E, t - неопределенности (погрешности) измерения координаты, импульса, энергии и времени, соответственно; h - постоянная Планка.Обычно достаточно точно указывают значение энергии микрочастицы, так как эта величина сравнительно легко определяется экспериментально.