химический каталог




Химическая связь

Автор Дж.Маррел, С.Кеттл, Дж.Теддер

лено экспериментами, показавшими, что облучение светом металлических поверхностей вызывает испускание электронов. Этот так называемый фотоэффект оказал не только большое влияние на развитие квантовой теории, но, как будет видно в гл. 5, превратился в последние годы в важное средство исследования электронных энергий молекул.

* Приоритет в экспериментальном исследовании законов фотоэффекта принадлежит русскому ученому А. Г. Столетову (1888 г.). — Прим, перев.

Важность фотоэффекта стала очевидной, когда Ленард в 1902 г. опубликовал свое исследование, посвященное взаимосвязи между частотой и интенсивностью света, с одной стороны, и числом и кинетической энергией испускаемых электронов,— с другой *. Рис. 2.2 иллюстрирует взаимосвязь между частотой и кинетической энергией, приходящейся на один электрон. Пока частота света меньше значения, характерного для данного металла, электроны вообще не испускаются; выше этой частоты число испускаемых электронов быстро возрастает и затем выходит на постоянное значение, причем кинетическая энергия электронов растет линейно с увеличением частоты v, однако их число остается неизменным; число вылетающих электронов зависит от интенсивности света, но не зависит от его частоты.

Эти результаты нельзя объяснить на основе волнового описания света, согласно которому увеличение интенсивности должно было бы привести к увеличению амплитуды электрического поля и, следовательно, к увеличению энергии испускаемых электронов. Кроме того, необъяснеиным остается низкочастотный порог для испускания электронов. С точки зрения волновой теории скорее следовало бы ожидать порогового поведения при малых интенсивностях. Но, как будет показано ниже, корпускулярная модель света дает естественное объяснение этих результатов.

В 1905 г. Эйнштейн обобщил гипотезу Планка (разд. 2.1) о том, что атомные осцилляторы могут поглощать или испускать энергию только дискретными квантами, предположив, что само излучение состоит из неделимых квантов или фотонов. Энергия, связанная с отдельным фотоном, должна быть пропорциональна частоте света, поскольку энергия пучка постоянной интенсивности пропорциональна частоте света. Оказалось, что коэффициент пропорциональности, связывающий энергию фотона с его частотой, был уже введен ранее Плавком в его теории. Эту постоянную обозначают символом h. Наряду с зарядом электрона и скоростью света она представляет собой одну из фундаментальных физических постоянных, имеет размерность энергия X X время и значение, равное 6,6- Ю-34 Дж-с. Соотношение

E = hv (2,1)

обычно называют соотношением Планка — Эйнштейна.

А4/

Частота, V

Рис. 2.2. Соотношение между кинетической энергией электронов, испускаемых поверхностью металла, и частотой падающего на нее света.

Корпускулярная интерпретация фотоэффекта очевидна. Каждый фотон, поглощаемый металлом, может вызвать испускание одного электрона при условии, что энергия фотона, переданная электрону, достаточна, чтобы электрон мог покинуть поверхность металла. С увеличением интенсивности света возрастает число фотонов, но не их энергия. Это приводит к увеличению числа испускаемых электронов, при этом их энергия остается неизменной.

Помня, что, по Эйнштейну, энергия падаюшего фотона равна hv, где v — частота падающего света, и что кинетическая энергия вылетающего электрона равна l/2fnv27 где т — масса электрона и v — его скорость, уравнение сохранения энергии для рассматриваемого эксперимента можно представить в виде

hv — Л + l/2mv2,

(2.2)

где Л —энергия, характерная для поверхности данного металла. В течение ряда лет это соотношение давало наилучший метод для определения численного значения постоянной Планка.

Указанная интерпретация фотоэффекта учитывает как волновые, так и корпускулярные свойства света. В настоящее время принято считать, что свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу и что для каждого эксперимента следует пользоваться той моделью, которая приводит к более простой интерпретации. Так, комптоновское рассеяние рентгеновских лучей на электронах в твердом теле удобнее рассматривать как столкновение двух частиц: фотона и электрона. Здесь нет противоречия: свет есть свет, и только из соображений удобства здесь используются такие привычные понятия, как волна и частица.

Важным аспектом рассмотрения эффекта Комптона является учет сохранения импульса сталкивающихся частиц. Однако как может фотон, не имеющий массы, обладать импульсом? Кроме того, при записи энергии фотона в уравнении (2.2) в виде hv был полностью обойден молчанием вопрос о форме этой энергии. Если фотон имеет импульс, не может ли он также обладать кинетической энергией? То обстоятельство, что фотон обладает импульсом, но не имеет массы, можно понять на основе теории относительности. В общем случае для частицы с массой покоя то импульс равен

(2.3)

Поэтому для фотона с нулевой массой покоя

Е hv h

е с К'

(2.4)

Постулируя, что частицы вещества должны обладать волновыми свойствами, де Бройль применил уравнение

страница 9
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134

Скачать книгу "Химическая связь" (3.31Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
лимузины недорого
образцы благодарственных писем за благотворительную помощь
удаление вмятины на дверке машины сколько. стоит
табличка туалет пушкино купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.09.2017)