방사선과 물질의 이중 특성

물질은 속도, 크기, 질량 등과 같은 특성을 특징으로하는 반면 파도는 파장, 파동 속도 등과 같은 특성을 특징으로합니다. 파동 입자 이중성이라는 용어 또는 방사선 및 물질의 이중 특성에 대한 아이디어가 특정 조건에서 파도와 같은 방식으로 행동하는 방식을 참조합니다. 자연은 일관성과 균일 성을 좋아합니다. 빛이 파동 입자 이중성을 나타낼 수 있다면, 물질에 의해서도 나타나야합니다. 아인슈타인의 광전 효과에 대한 박람회는 De Broglie가 파동 입자 이중성을 제시하게되었습니다. 그 후, 방사선과 물질의 이중 특성에 새로운 지평이 열렸습니다.

전자의 방출

모든 금속에는 자유 전자가 있지만 이온 힘으로 인해 금속 표면에서 벗어날 수는 없습니다. 그러나 유리 전자에 적절한 에너지가 제공되면 금속 표면을 피할 수 있습니다. 이 방출에 필요한 최소 에너지를 금속의 작업 기능 (ϕ0)이라고합니다. 금속에 대해 다릅니다. 예를 들어, NA에는 2.75 eV의 작업 기능이 있고 PT에는 5.65 eV가 있습니다.

이 에너지 (> ϕ0)는 적합한 가열 (열 배출)에 의해 금속 표면에 제공 될 수 있으며, 강한 전기장 (전계 방출) 또는 적절한 주파수 (광전 방출)를 제공합니다.

광전 효과

그것은 방사선과 물질의 이중 특성에서 비롯됩니다. 전자는 적절한 주파수의 빛으로 조명 될 때 금속 표면에서 방출됩니다. 이 현상은 광전 효과라고합니다. 방출 된 전자는 광전자라고하며,이 방출이 발생할 수없는 최소 광의 주파수를 임계 값 주파수라고합니다. 금속마다 다릅니다. 예를 들어, Zn, Cd, Mg는 자외선 범위에서 임계 값 주파수를 가지며, 알칼리 금속 (Li, Na, K는 가시 스펙트럼에 민감합니다)

광전성은

의 영향을받습니다

빛의 강도 :

광전 전류는 빛의 강도가 상승함에 따라 선형으로 증가합니다.

2. 수집기 플레이트 전위 :

컬렉터 플레이트 (a)가 이미 터 플레이트 (c)보다 양의 전위에 있고 전위가 증가하면 광전류가 증가하고 얼마 후에 포화 전류라고하는 최대 한계에 도달합니다. 반면에, 우리가 현재 극성을 바꾸면, 광전류는 크게 감소하고 결국 멈 춥니 다. 따라서, 광전류가 0이되기 위해 수집기 플레이트 (a)에 적용되는 최소 음의 전위를 정지 전위라고합니다.

방사선의 입자 특성 :광자

전자기 방사선의 파동 특성은 전자 방출 현상을 설명 할 수 없습니다. 1905 년 아인슈타인은 방사선 (또는 빛)이 단순한 파도가 아니라 양자화 된 에너지를 가진 입자의 흐름이라고 제안했다. 이 입자를 광자라고합니다. 아인슈타인의 제안에 따르면, 광자 인 주파수 F의 광파의 각 양자는

의 에너지를 전달합니다.

e =hf

여기서 h =플랑크 상수 =6.62607004 × 10-34 j. s

아인슈타인 더욱

kmax =hf - ϕ0; 여기서 F는 해당 금속의 임계 값 주파수보다 큽니다.

이것은 아인슈타인의 광전 방정식으로 알려진 방정식입니다.

아인슈타인 경에 따르면,이 빛 에너지의 흡수는 원자 수준에서 발생합니다. 빛이 원자에 의해 흡수되면, 광자의 에너지가 그것으로 전달된다. 물체에 원자가 많은 경우 에너지 전달은 여전히 양자 양의 단일 광자로 발생합니다.

물질의 웨이브 특성 :물질-파

자연은 대칭을 좋아합니다. 파도에 입자 특성이 있다면 입자 (물질)도 파동을 가질 수 있습니까? 1924 년, 물리학 자 Louis de Broglie도 비슷한 제안을했습니다. 방사선이 입자 특성을 갖는 경우, 움직이는 입자의 빔은 파동을 가질 수 있습니다. 이 파도를 물질 파라고합니다. Matter-wave의 파장 인 Louis de Broglie에 따르면

λ =hp

λ를 de broglie 파장이라고합니다

h는 Planck Constant

입니다

p는 입자의 운동량입니다

이것으로부터, 우리는 단일 방정식에서 (수학적) 웨이브 특성 (파장 λ)과 입자 특성 (모멘텀 p)을 볼 수 있습니다.

1927 년 C.J. Davisson 및 L.H. Germer는 De Broglie의 제안을 실험적으로 검증했습니다. 전자는 아 원자 입자이지만, 전자 빔은 실험에서 간섭 패턴을 나타냈다. 중성자, 양성자 및 기타 원자에서도 비슷한 패턴을 볼 수 있습니다.

그러나 왜 우리는 파도 자연을 나타내는 움직이는 버스 나 택시를 볼 수 없습니까?

우리는 알고 있습니다. p =mv

p =입자/물체의 운동량

m =입자/물체의 질량

v =입자/물체의 속도

de broglie 방정식에서

를 쓸 수 있습니다

λ =hmv

우리는 더 큰 물체 (버스, 택시 또는 기타 거시 객체)의 경우 방정식의 오른쪽 분모의 질량이 너무 커서 결과 파장 (λ)이 매우 작아진다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 실제로, 우리는이 물체들의 파동을 볼 수 없습니다.

방사선 및 물질의 이중 특성의 예 -

광전자 셀

광전 세포는 셀과 연결된 진공 튜브에서 수집기 플레이트 (양극)와 반정 기적 이미 터 플레이트 (음극)에 지나지 않습니다. 광 에너지를 전기 에너지로 전달합니다. 필름에서 사운드를 생성하는 것부터 광신성에 이르기까지 다양한 응용 프로그램이 있습니다.

스캐닝 터널링 현미경 (STM)

광학 현미경은 가시 광선 또는 자외선 (f =300 nm)에서 작동하므로 더 작은 치수 <300 nm를 볼 수 없습니다. STM은 잠재적 장벽을 통해 전자 터널링을 사용하여 여기에서 우리의 도움을받습니다.

결론

과학자들은 물질과 방사선의 이중 특성에 대해 여러 가지 관찰을합니다. 예를 들어, C.H.Davisson과 L.H.Germer는 전자가 제안 된 공식 De Broglie를 인정하는 파장을 가진 파도처럼 행동한다고 전했다. 아인슈타인 방정식과 드 브로 글리 방정식은 방사선과 물질의 이중 특성을 증명합니다.