1873 г. Дж. Максвелл, исходя из представлений об электромагнитной природе света, пришел к выводу: свет должен оказывать давление на препятствие(благодаря действию силы Лоренца; на рисунке v - направление скорости электронов под действием электрической составляющей электромагнитной волны).Квантовая теория света объясняет световое давление как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества. Пусть на поверхность абсолютно черного тела площадью S перпендикулярно к ней ежесекундно падает N фотонов: . Каждый фотон обладает импульсом . Полный импульс, получаемый поверхностью тела, равен . Световое давление: При падении света на зеркальную поверхность удар фотона считают абсолютно упругим, поэтому изменение импульса и давление в 2 раза больше, чем при падении на черную поверхность (удар неупругий).Это давление оказалось ~4.10-6 Па. Предсказание Дж. Максвелломсуществования светового давления было экспериментально подтверждено П. Н.Лебедевым, который в 1900 г. измерил давление света на твердые тела, используя чувствительные крутильные весы. Теория и эксперимент совпали.Опыты П. Н. Лебедева — экспериментальное доказательство факта: фотоны обладают импульсомЭффект Комптона (1923)А. Комптон на опыте подтвердил квантовую теорию света. С точки зрения волновой теории световые волны должны рассеиваться на малых частицах без какого-либо изменения частоты излучения, что опытом не подтверждается.При исследовании законов рассеяния рентгеновских лучей А. Комптон установил, что при прохождении рентгеновских лучей через вещество происходит увеличение длины волны рассеянного излучения по сравнению с длиной волны падающего излучения. Чем больше угол рассеяния, тем больше потери энергии, а следовательно, и уменьшение частоты (увеличение длины волны). Если считать, что пучок рентгеновских лучей состоит из фотонов, которые летят со скоростью света, то результаты опытов А. Комптона можно объяснить следующим образом.Законы сохранения энергии и импульса для системы фотон - электрон: где m0c2 - энергия неподвижного электрона; hv - энергия фотона до столкновения; hv' - энергия фотона после столкноВЕНИЯ, P и p' - импульсы фотона до и после столкновения; mv - импульс электрона после столкновения с фотоном. Решение системы уравнений для энергии и импульса с учетом того, что дает формулу для измерения длины волны при рассеянии фотона на (неподвижных) электронах: где - так называемая комптоновская длина волны
Ну нам в свое время на лекции показывали как эти скорости оценить. Мысли были примерно такие. В ваккуме скорость движения одиночного электрона величина вообще-то непостоянная. сила, действующая на электрон со стороны электрического поля равна: F =eE где e - заряд электрона -1,6·10⁻¹⁹ [Кл]. E - Напряженность электрического поля [В/м] В общем тут равноускоренное движение получится. И до какой скорости он разгонится будет зависеть от E и от того как долго он летит. В ускорителе и до субсветовой скорости разогнать могут ( порядка 10⁷ м/с в любом случае пока признано, что больше 3*10⁸ [м/с] не разгонят) там правда все сложнее. Вот другая оценка. В металле. В меди ток I=1A провод сечением S= 1 [мм²]=10⁻⁶ [м²]. Концентрация электронов n≈10²⁹ м⁻³. [м/с]
С другой стороны скорость теплового движения электронов оценивается так: (тут на самом деле не равно а порядок) где k - постоянная Больцмана 1,38 ·10⁻²³ [Дж/К] T - абсолютная температура проводника. (В нормальных условиях комната летом к примеру T≈300 К (27° С)) m - масса электрона 9,1·10⁻³¹ [кг] Ну вот и прикинем: [м/с] Тут различие получилось на 7 порядков. Т. е. Тепловая скорость приблизительно в 10 000 000 раз (10 миллионов) больше.
Мысли были примерно такие. В ваккуме скорость движения одиночного электрона величина вообще-то непостоянная.
сила, действующая на электрон со стороны электрического поля равна:
F =eE где
e - заряд электрона -1,6·10⁻¹⁹ [Кл].
E - Напряженность электрического поля [В/м]
В общем тут равноускоренное движение получится. И до какой скорости он разгонится будет зависеть от E и от того как долго он летит. В ускорителе и до субсветовой скорости разогнать могут ( порядка 10⁷ м/с в любом случае пока признано, что больше 3*10⁸ [м/с] не разгонят) там правда все сложнее.
Вот другая оценка. В металле.
В меди
ток I=1A
провод сечением S= 1 [мм²]=10⁻⁶ [м²].
Концентрация электронов n≈10²⁹ м⁻³.
С другой стороны скорость теплового движения электронов оценивается так:
(тут на самом деле не равно а порядок)
где
k - постоянная Больцмана 1,38 ·10⁻²³ [Дж/К]
T - абсолютная температура проводника. (В нормальных условиях комната летом к примеру T≈300 К (27° С))
m - масса электрона 9,1·10⁻³¹ [кг]
Ну вот и прикинем:
Тут различие получилось на 7 порядков. Т. е. Тепловая скорость приблизительно в 10 000 000 раз (10 миллионов) больше.