המודל הדואלי של האור

סיכום

בחלק זה למדנו על שתי חידות שהטרידו את הפיזיקאים בסוף המאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20. פתרונותיהן הציבו מושגים חדשים ותיאוריות חדשות לגבי תופעת האור.

נסכם בנקודות את אשר למדנו בחלק זה:

• לקרינת X (קרינת רנטגן) יכולת חדירה גדולה יותר מאשר לאור הנראה

• לקרינת X שימושים בעולם הרפואה, הביטחון ומחקר של מבנה החומר

• גוף שחור הינו גוף הבולע את כל הקרינה הפוגעת בו ואחר פולט אותה לסביבה

• חוק ריילי-ג'ינס מתאר את היחס בין עוצמת הקרינה הנפלטת מגוף שחור ובין אורך הגל של אותה קרינה

I(λ) = kT / (π λ)²

• לפי המשוואה של חוק ריילי-ג'ינס עבור פליטת קרינה באורכי גל קצרים מאוד נקבל עוצמת קרינה השואפת לאינסוף

• פירוש חוק ריילי-ג'ינס לפי המכאניקה הקלאסית מחייב פליטת קרינה בעוצמה גבוהה עבור אורכי גל קצרים, אך בפועל התקבלה עוצמת קרינה ההולכת ודועכת בעוצמתה עם התקצרות אורך הגל – זוהי "הקטסטרופה של האולטרא-סגול"

• מקס פלאנק פתר את חידת "הקטסטרופה של האולטרא-סגול" בעזרת ההנחה שהאנרגיה נאגרת בגל האלקטרומגנטי במנות בדידות ולא באופן רציף

• הקבוע של פלאנק, המסומן באות h, מתאר את הקשר שבין האנרגיה ובין תדר הגל

E = hν

• ערכו של קבוע פלאנק לפי יחידות אנרגיה שונות הוא,

h = 6.62607004‧10^-34[J‧s]
h = 4.135667662‧10^-15 [eV‧s]

• עוצמת האנרגיה של קרינת גוף שחור מחושבת לפי המשוואה הבאה שפלאנק מצא,

E = hν / (e^hν/kT – 1)

• בתא פוטואלקטרי כמות האנרגיה שנישאת על-ידי הקרינה היא,

E = h ν

• בתא פוטואלקטרי כדי שאלקטרון ישתחרר מהמתכת נדרש שהאנרגיה שנישאת על-ידי הקרינה תהיה גדולה יותר מסף מסוים, לשם כך הקרינה צריכה להיות בתדר המתאים או בתדר גבוה ממנו

• הגדלה של תדר הקרינה הפוגעת מעבר לסף הנדרש תתבטא בהקניית אנרגיה קינטית גדולה יותר לאלקטרון המשתחרר

• ברגע שסף האנרגיה הנדרשת נחצה (קרינה בתדר המתאים או הגבוה ממנו) כל הגדלה של עוצמת ההארה תתבטא בשחרור של יותר אלקטרונים מהמתכת. אם הסף לא נחצה, אז אף אלקטרון לא ישתחרר מהמתכת גם כאשר עוצמת ההארה תגדל

• אפקט קומפטון הראה שהאור פוגע באלקטרונים פגיעה אלסטית האופיינית לחלקיקים ובכך העלה מחדש את השאלה האם האור הוא גל או חלקיק

• המודל הדואלי של קרינה אלקטרומגנטית מאפשר לאור להחזיק גם בתכונות חלקיקיות וגם בתכונות גליות. התכונות המתאימות תבואנה לידי ביטוי בהתאם לאופי הניסוי שמבצעים

בחלק הבא נעבור לעסוק בחומר כשנדון במודלים שפותחו כדי לתאר את מבנה האטום.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - קרינה וחומר | קרינה וחומר - המודל הדואלי של האור : קרינת X | קרינת גוף שחור | חידת הקטסטרופה של האולטרא-סגול | קבוע פלאנק וקוונטת אנרגיה | חידת האפקט הפוטואלקטרי | פתרון האפקט הפוטואלקטרי | אפקט קומפטון | המודל הדואלי של קרינה אלקטרומגנטית | סיכום ]