量子物理學：光的量子特性

你有沒有想過真正有多少光線現象？ 例如，我們來拍攝光電效應，熱波，光化學過程等 - 這些都是光的量子特性。 如果沒有發現，科學家的作品就不會像死亡中心那樣擺脫，其實像科技進步一樣。 他們在量子光學部分研究它們，這與物理學的相同部分是不可分割的。

光的量子屬性：術語的定義

直到最近，還沒有給出這種 光學現象 的清晰可理解的解釋。 它們在科學和日常生活中成功應用，在其基礎上，不僅建立了配方，還構建了物理學的整體問題。 制定最終定義只是從現代科學家得出的，他們總結了他們的前輩的工作。 因此，光的波和量子性質是其輻射體（它們是原子的電子）的特性的結果。 量子（或光子）由於電子通過較低的能級而產生電磁脈衝而形成。

第一次光學觀察

XIX столетии. 光具有量子性質的假設出現在 十九 世紀。 科學家發現並努力研究了衍射，干涉和極化等現象。 在他們的幫助下，得出了光的電磁波理論。 它是基於電子在體內振盪時運動的加速度。 因此，發生加熱，其次是光波。 第一作者關於這個帳號的假設是由英國人瑞瑞（D·Rayleigh）組成的。 他認為輻射是一個相同和恆定波浪的系統，並在封閉的空間。 根據他的結論，隨著波長的減小，它們的功率應該不斷增加，而且需要紫外線和X射線波。 實際上，這一切都沒有得到證實，另外一個理論家也接手了。

普朗克的公式

XX века Макс Планк – физик немецкого происхождения – выдвинул интересную гипотезу. 在 20 世紀初，馬克斯·普朗克 - 德國血統的物理學家-提出了一個有趣的假設。 據她所說，光的輻射和吸收並不像以前所說的那樣不斷地進行，而是分批地，通過量子，或者也稱為光子。 h , и он был равен 6,63·10 ^-34 Дж·с. 引入了普朗克常數比例係數，由字母 h 指定， 等於 6.63×10 ^{-34 Js} 。 v – частота света. 為了計算每個光子的能量，需要更多的數量 - v - 光的頻率。 將普朗克常數乘以頻率，結果獲得單個光子的能量。 所以德國科學家準確地和正確地將一個簡單的公式定義為光的量子特性，這是以前由H.赫茲發現並被他指定為光電效應的。

打開光電效應

正如我們已經說過的那樣，科學家 海因里希·赫茲 （ Heinrich Hertz ）首先關注以前沒有註意到的光的量子特性。 光電效應在1887年被發現，當科學家連接照明的鋅板和靜電計的棒。 在正電荷到達板的情況下，靜電計不會放電。 如果電荷發射為負，則一旦紫外線撞擊板，器件就開始放電。 在這種實踐經驗的過程中，證明在光影響下的板可以發射負電荷，隨後接收相應的名稱 - 電子。

實際實驗Stoletova

電子實驗實驗由俄羅斯研究員亞歷山大·斯托列托（Alexander Stoletov）進行。 他的實驗，他使用真空玻璃瓶和兩個電極。 使用一個電極傳輸能量，第二個被照亮，並且電池的負極被施加到它。 在此操作過程中，電流強度開始增加，但過了一段時間後，它變得恆定並與光通量的輻射成正比。 結果表明，動能以及延遲電子電壓不依賴於光輻射的功率。 但光線頻率的增加使這個數字增長。

光的新量子特性：光電效應及其規律

在赫茨的理論和斯托列托夫的實踐發展過程中，得出了三個基本的定律，據此，光子的作用是：

Мощность светового излучения, которое падает на поверхность тела, прямо пропорциональна силе тока насыщения. 落在身體表面的光輻射的功率與飽和電流成正比。

Мощность светового излучения никак не влияет кинетическую энергию фотоэлектронов, а вот частота света является причиной линейного роста последней. 光輻射的力量不影響光電子的動能，但是光的頻率是後者的線性增長的原因。

Существует некая «красная граница фотоэффекта». 有一定的“紅色邊界的光影”。 底線是，如果頻率小於給定物質的最小光的頻率，則不會觀察到光電效應。

兩個理論的碰撞困難

在馬克斯·普朗克（Max Planck）開發的配方之後，科學陷入困境。 先前發現的以前發現的光的波和量子特性不能在普遍接受的物理定律的框架內存在。 根據電磁學原理，身體的所有電子在其上進入，必須以相同的頻率進入強制振盪。 這將產生無限大的動能，這是不可能的。 此外，為了積累必要的能量，電子需要保持靜止數十分鐘，而實際上觀察到光電效應的現象，沒有絲毫的延遲。 還產生另外的混亂，因為光電子的能量不依賴於光輻射的功率。 另外，還沒有發現光電效應的紅色邊界，也沒有計算出電子光動能頻率的比例。 舊的理論不能清楚地解釋眼睛可見的物理現象，而新的理論尚未得到充分的解決。

愛因斯坦的理性主義

只有在1905年，輝煌的物理學家愛因斯坦在實踐中透露，並在理論上明確地闡述了它是什麼 - 光的真實性質。 在兩個相反的假設的幫助下發現的波和量子特性在光子中是固有的。 為了完整，圖片缺乏唯一的離散原則，即空間中量子的確切位置。 每個量子都可以作為一個整體吸收或輻射的粒子。 電子“吞嚥”其內部的光子，通過吸收的粒子的能量的值增加其電荷。 此外，在光電陰極的內部，電子移動到其表面，同時保持能量的“雙重部分”，其在輸出處變成動力學。 以這種簡單的方式，實現了沒有延遲反應的光電效應。 最後，電子釋放自身的量子，它落在身體的表面，輻射更多的能量。 釋放的光子數量越多，輻射越強大，光波的振盪越大。

最簡單的器件，基於光電效應的原理

在德國科學家在二十世紀初發現的發現之後，光源量子特性的積極應用開始於製造各種儀器。 發明的作用原理在於光電效應，被稱為光電池，其最簡單的代表是真空的。 其中的缺點可以稱為弱電流導電率，對長波輻射的靈敏度低，因為在交流電路中不能使用它。 真空裝置廣泛應用於光度測量中，可以測量光線的亮度和質量。 它在光電話和聲音再現過程中也起著重要的作用。

帶導體功能的光電管

這是基於光量子特性的完全不同類型的器件。 其目的是改變現有載體的濃度。 這種現像有時被稱為內部光電效應，形成光電晶體的基礎。 這些半導體在我們的日常生活中起著非常重要的作用。 他們首先用於復古車。 然後他們提供了電子和電池的工作。 在二十世紀中期，這種光電池開始被用於建造航天器。 到目前為止，由於地鐵內部的光電效應，便攜式計算器和太陽能電池板。

光化學反應

光在二十世紀的科學只有部分可用，實際上影響到化學和生物過程。 在量子流的影響下，分子的離解過程開始並與原子併入。 在科學中，這種現像被稱為光化學，而在自然界中，其表現之一是光合作用。 由於細胞中的光波，進行處理以將某些物質釋放到細胞間隙中，由此植物獲得綠色色調。

光的量子特性也影響人類視覺。 進入眼睛的視網膜，光子會激發蛋白質分子的分解。 這些信息通過神經元傳輸到大腦，在處理之後，我們可以看到一切都在光下。 隨著黑暗的發生，蛋白質分子被恢復，視力適應新的條件。

結果

在本文的過程中，我們發現主要是光的量子特性表現為一種稱為光電效應的現象。 每個光子都有自己的電荷和質量，並與其內的電子碰撞。 量子和電子成為一個，它們的共同能量變成動力學，嚴格來說，它們是實現光電效應所必需的。 波振盪可以增加光子產生的能量，但只能達到一定的值。

光電效應是大多數類型技術不可或缺的組成部分。 它是基於太空襯墊和衛星，開發太陽能電池，並被用作輔助能源。 此外，光波對地球上的化學 - 生物過程有巨大的影響。 由於簡單的陽光，植物變綠，地球的氣氛被畫在整個藍色調色板中，我們看到世界。