Розв'язування задач "Фотони. Ефект Комптона"

Властивості фотона. Мінімальну порцію (квант) світлової енергії, яка локалізована в частинці, Альберт Ейнштейн називав фотоном.

У сучасній фізиці фотон розглядають як одну з елементарних частинок, проте на відміну від частинок речовини він має специфічні властивості:

1. Фотон є електрично нейтральною частинкою, тобто його заряд дорівнює нулю.

2. Зупинити чи загальмувати фотон неможливо, він або рухається зі швидкістю світла, або не існує. Швидкість руху фотона не залежить від вибору системи відліку й завжди дорівнює швидкості світла у вакуумі, $c=3\cdot10^8\frac{м}{с}$

3. На відміну від частинок речовини (електронів, атомів), фотони можуть порівняно легко випромінюватись або поглинатись. Тому не слід плутати швидкість поширення світлової хвилі в речовині зі швидкістю руху фотона. Фотони в речовині рухаються від частинки до частинки, поглинаються ними й знову виникають.

4. Енергія фотона пропорційна частоті електромагнітного випромінювання, квантом якого він є, $\char"0190 =h\nu$ $\char"0190 =\frac{hc}{\lambda}$Повну енергію фотона можна визначити і за законом взаємозв’язку маси-енергії, $\char"0190 =mс^2$. вимірюється $\left\lbrack\char"0190 \right\rbrack=Дж$ або $\left\lbrack\char"0190 \right\rbrack=eВ=1,6\cdot10^{-19}Дж$

5. Імпульс фотона пов’язаний з енергією співвідношенням $p=\frac{\char"0190 }{с}$ $p=\frac{h\nu}{с}$ $p=\frac{h}{\lambda}$ вимірюється $\left\lbrack p\right\rbrack=кг\cdot\frac{м}{с}$

6. Маса спокою фотона дорівнює нулю. Ця властивість стосується тільки окремого фотона, а світло в цілому (як потік фотонів) має масу.$m=\frac{\char"0190 }{с^2}$ , $m=\frac{h\nu}{с^2}$, $m=\frac{h}{c\lambda}$ вимірюється $\left\lbrack m\right\rbrack=кг$

Середній рівень запишіть у зошит

Задача 1.До якого виду слід віднести промені, енергія фотонів яких дорівнює $4140 еВ$?

За зразком розв'язати

Задача 2 До якого виду слід віднести промені, енергія фотонів яких дорівнює $2,07еВ$?

Середній рівень запишіть у зошит

Задача 3 Визначити довжину хвилі променів, фотони яких мають таку ж енергію, що й електрон, прискорений напругою $4В$.

За зразком розв'язати

Задача 4 Знайти частоту і довжину хвилі випромінювання, маса фотонів яких дорівнює масі спокою електрона $m_{e}=9,1\cdot10^{-31}кг$

Задача 5 Знаючи, що довжина електромагнітного випромінювання $5,5\cdot10^{-7}м$, знайти частоту й енергію фотона (у Дж і еВ)

Задача 6 Який імпульс фотона , енергія якого дорівнює $3еВ$?