Transcript WMDualizm
Zjawisko fotoelektryczne a natura świata 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Fale – podstawowe pojęcia Dyfrakcja i interferencja fal Światło falą elektromagnetyczną Zjawisko fotoelektryczne Interpretacja zjawiska fotoelektrycznego Fale materii Czym są cząstki elementarne Fale najczęściej obserwujemy na powierzchni wody http://www.maion.com/photography/finland/sea_p4.html Fale mogą wyrządzać szkody, chociaż zachodzą tylko na powierzchni Sztorm zaburza wodę do głębokości 4 – 6 m http://meted.ucar.edu/hurrican/strike/text/dz_dsc.htm Bywają bardzo niebezpieczne kiedy ich źródło jest w głębinie oceanu http://tonytalkstech.com/2004/1 2/27/todays-tsunami/ Parametry fali Różne obrazy fal http://www.infoline.ru/g23/5495/Physics/English/int_ref.htm Parametry fali http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/waves/introduction/introductionWaves.html x 2A - długośc, T – okres, c - predkość Zapis matematyczny c T x t y x, t A sin 2 T Pokazy na sprężynie „slinky” Fale mechaniczne Zapis matematyczny 2 2 y y 2 c t 2 x 2 yx, t A sin t kx x t y x, t A sin 2 T 1 c k c T 2 2 f f T , T f, 2 2 f T Energia i moc fali yx, t A sin t kx y v( y ) A cos t k x t E Max 1 1 2 2 2 mv y Max m A 2 2 Moc fali = Energia jednej długości . częstość (l.fal/s) =m - masa na jedn. długości (np. struny) 1 1 2 2 P A f 2 A2 c 2 2 Energia fali EA f 2 2 Energia fali jest proporcjonalna do: kwadratu amplitudy A kwadratu częstość oraz f ZJAWISKA TYPOWE DLA FAL TO: DYFRAKCJA INTERFERENCJA POLARYZACJA Dyfrakcja fali Fala płaska trafia na przegrodę z otworem. Otwór w przegrodzie jest źródłem nowej fali kolistej. •http://physics.uwstout.edu/physapplets/a-city/physengl/huygensengl.htm Zasada Huygensa Każdy punkt, do którego dociera czoło fali płaskiej jest źródłem nowej fali kolistej. Płaska fala powierzchniowa jest wynikiem nałożenia bardzo dużej liczby fal kolistych. http://fizyka.polsl.gliwice.pl/dydaktyka/lab/b/optyka/5_dyfrakcja/o_5_c.htm Dyfrakcja na podwójnej szczelinie Fala płaska Wynik na ekranie Nakładanie się fal http://electron9.phys.utk.edu/phys136d/modules/m9/diff.htm Interferencja fal spójnych z dwóch źródeł (Model doświadczenia Younga) Pokaz wyniku składania fal cząstkowych http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/ more_stuff/flashlets/youngexpt4.htm http://lo9.fm.interia.pl/strony/fizyka/ źródło Interferencja światła laserowego Odbitego od podziałki Ekran suwmiarki Światło odbite Obraz Laser Suwmiarka Prawo rządzące obrazem dyfrakcyjnym z – odległość od środka k – numer kolejnego maksimum L – odległość szczeliny – ekran - długość fali świetlnej d – odległość środków szczelin k L z d http://webphysics.ph.msstate.edu/javamirror/interf/interference.html http://electron9.phys.utk.edu/phys136d/modules/m9/diff.htm Równania Maxwella http://www.wodip.opole.pl/~mhuck/fale%20elektrom..htm (pom.) Postać różniczkowa B E , t B0 D H j t D Postać całkowa E j dl t DdS BdS S Q D H l dl S t j dS, BdS D r0 E 0 B r 0 H Światło jest FALĄ ELEKTROMAGNETYCZNĄ http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/emWave/emWave.html E Kierunek rozchodzenia się B http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/emspectrum.html Oś X Zjawisko fotoelektryczne Schemat doświadczenia Płytka cynkowa Żródło światła Philipp von Lenard 1862-1947 Elektroskop Pomiar prędkości fotoelektronów metodą potencjału hamującego http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/photoelectric.html Pomiar potencjału hamującego i energii fotoelektronów http://www.zamkor.com.pl/programy%20fizyka%20gimnazjum1/EfektFotoelektr/EfektFotoelektr.htm Zależność natężenia prądu od przyłożonego napięcia http://novell.ftj.agh.edu.pl/~wolny/Wc680ac88c02ae.htm Sprzeczności fotoefektu z teorią falową 1. Fotoelektrony pojawiają się natychmiast 2. Natężenie prądu fotoelektrycznego zależy od oświetlenia 3. Energia fotoelektronów nie zależy od oświetlenia. 4. Energia ta jest proporcjonalna do częstości fali świetlnej. •Światło uwalniające fotoelektrony nie może być falą bo energia fali: EA f 2 2 jest proporcjonalna do: kwadratu amplitudy A oraz kwadratu częstość f Wyniki pomiarów zjawiska fotoelektrycznego Zależność energii fotoelektronów od częstości fali świetlnej http://online.cctt.org/physicslab/content/PhyAPB/lessonnotes/dualnature/photoelectric.asp Wyjaśnienie Einsteina Ekin = h f f Ekin ... maksymalna energia kinetyczna fotoelektronu, • h - stałą Plancka (6.626ˇ10-34 Js), • f - częstotliwością, fali padającej na płytkę f ..... pracą wyjścia elektronu z metalu Falowej naturze światła przeczą również inne zjawiska np. Comptona oraz kwantowo-mechaniczny model atomu. •Czym jest światło? Trudności z Interpretacją korpuskularną interferencji Ilustracja doświadczenia z podwójną szczeliną http://www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger/two-slit3.html Pistolet Przesłona (przeciwpancerna) Tarcza - miejsca trafień Interpretacja falowa Ilustracja doświadczenia z podwójną szczeliną http://www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger/two-slit3.html Pistolet Przesłona (przeciwpancerna) Ekran - miejsca trafień CZYM JEST ŚWIATŁO ? Interpretacja zjawiska fotoelektrycznego Nie mogą go wywołać fale , lecz fotony - korpuskuły http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/photoelectric.html A może fotony to paczki falowe? http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod1.html Jakiego wyniku można oczekiwać dla korpuskularnego modelu światła ? ? Sorry! Beam of particles Jakiego wyniku można oczekiwać dla korpuskularnego modelu światła ? Cząstki biegnące przez szczelinę górną powinien dać How about a double slit experiment maksimum za szczeliną górną for particles (atoms)? A Cząstki biegnące przez szczelinę powinien dać How aboutdolną a double slit experiment maksimum za szczeliną for particles (atoms)?dolną Particle Detector Sorry! Beam of particles Beam of particles Distribution is built up from single particle detections Przy dwóch szczelinach (otwartych) obrazy powinny się sumować Zatem about powinienapowstać obraz sumę How double slitstanowiący experiment obydwu składników for particles (atoms)? Beam of particles Intensity(both slits) =I1+I2 W jaki sposób pojedynczy foton przechodzi przez podwójną szczelinę? Aparticle jest obraz interferencyjny If only one at a time passes through z the interferometer …..w dokładnie w środku maksimum an interference pattern still builds up!!!! Pojedynczy foton pada w jedno miejsce “cli ck” Intensity pattern shows up After many particles detected Bardzo duża liczba fotonów daje taki obraz jak fala Tymczasem otrzymujemy obraz Pistolet Przesłona (przeciwpancerna) Tarcza - miejsca trafień CZYM JEST CZĄSTKA ? So what’s interfering? h mv = de Broglie wavelength Louis deBroglie h = Planck’s constant (tiny) m = mass v = particle velocity Prince Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie McEvoy & Zarate Dyfrakcja elektronów występuje http://www.world-mysteries.com/sci_mpbpp.htm •Równanie de Broglie'a obowiązuje dla elektronów h , p p mv Zjawisko dyfrakcji elektronów jest wykorzystane do badania struktury materii http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl Obrazy interferencyjne w Kondensacie Bosego – Einsteina http://cua.mit.edu/ketterle_group/Nice_pics.htm Dziwny jest świat cząstek elementarnych Cząstka jest równocześnie na wielu drogach If only one particle at a time passes through the interferometer (stanach)….. tak długo, dopóki jej nie an interference pattern still builds up!!!! zaobserwujemy “cli ck” Intensity pattern shows up After many particles detected W momencie, gdy ją zaobserwujemy „wybiera” jeden z nich Interferencja pojedynczych fotonów Foton „wie” co stanie się z nim później http://www.tardyon.de/ko2.htm Wnioski • Cząstka nie obserwowana „istnieje” równocześnie w wielu stanach (jest superpozycją) • Cząstka „wie” co ją spotka w chwilę później • Pojawia się w tym miejscu, w którym jest oczekiwana według zasad mechaniki kwantowej Próby tłumaczenia • Założenia immaterialna teoria kwantów – Istnienie świadomości – Istnienie miłości – Istnienie wolnej woli Świat jest tylko zbiorem informacji przekazywanych synchronicznie duchom ludzkim przez Ducha Nieskończonego • Świat jest rzeczywistością wirtualna Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz: „Metakosmologia”, Gazeta Handlowa, Poznań 1999