Einstein Nobel díját érő fotoelektromos jelenségnél lehetséges az, hogy figyelmen kívül hagyott egy bizonyos dolgot?
Ugye a fotoelektromosság arról szól, hogy ha megfelelő hullámhosszú elektromágneses hullám ér bizonyos fémeket, akkor bennük megindul az elektronok vándorlása, vagyis elektromos áram mérhető rajtuk. Ezen az elven működik a fotocella.
A kísérletek szerint azonban az elektronok vándorlása csupán a fémet érő fotonok frekvenciájától függ, a fény intenzitásától (vagyis az adott idő alatt beérkező fotonok számától) nem. Vajon ez akkor is így van, ha extrém mennyiségű fotonnal bombázzuk a fémet? Nem lehetséges, hogy azért nem sikerült bizonyos frekvencia alatti fotonokkal elérni az elektromos áram megindulását, mert nem elegendően nagy számú fotonok kibocsátásával próbálkoztak?
Itt egy hír:
Ebben azt írják, hogy a szemben található fényérzékeny molekulák létrejöttéhez elegendő egyetlen foton, amennyiben az megfelelően nagy frekvenciájú (a látható fény tartományába esik). Azonban most úgy tűnik, akkor is létrejön ez a molekula, ha egyetlen foton energiája ugyan nem lenne elegendő annak létrejöttéhez, de két, kisebb frekvenciájú (IR) foton energiájának összege mégis képes létrehozni ezt a molekulát. A feltétel az, hogy mindkét beérkező foton egyszerre találja el a retina ugyanazon területét.
Namost, ugye azt tudjuk, hogy a fotonok az elektronokat gerjesztik a fémekben, amikor elnyelődnek bennük. Az elektron ennek hatására magasabb energiaszintre ugrik (gerjesztett állapotba kerül), majd néhány milliárdod másodperc múlva visszaugrik alapállapotba, miközben kisugároz egy vagy több fotont, amely(ek együttes frekvenciája) megegyezik a beérkező foton energiájával.
No de mi van akkor, ha egy, az elektron kilépéséhez kellő energiaszint alatti foton találja el az elektront, majd mielőtt az még visszatérhetne alapállapotba, egy újabb, szintén a küszöbenergiánál alacsonyabb energiájú fotonnak sikerül elnyelődnie benne? A kettő (vagy még több) foton együttesen már elvileg közölhetne elegendő energiát az elektronnal ahhoz, hogy az leszakadjon a fémrácsban addig elfoglalt helyéről, és meginduljon, elektromos áramot indukálva ezzel a fémben. Lehetséges ez a linkelt hírben közölt jelenséghez hasonlóan?
válasza:Amit leírsz az a többfotonos gerjesztés és ismert fogalom a nemlineáris optikában.
Ez csak nagy fényintenzitásoknál megfigyelhető jelenség ami tipikusan csak lézerekkel valósítható meg.
Amikor Eistein ezzel foglakozott még nem voltak ilyen eszközök tehát nem volt olyan jelenség amire magyarázatot kellett adni.
Egyébként Eistein a lézerek megalkotásához is hozzájárult mivel az ő ötlete volt az indukált emisszió elméleti. leírása.
válasza:Amúgy semmi új nincs abban, amit írtál...
jó, egy foton helyett kettő. De ettől még a kilépő elektronok energiája nem fog változni, legfeljebb a számuk. Ugyanúgy, mint az eredeti jelenségnél.
"Amikor Eistein ezzel foglakozott még nem voltak ilyen eszközök tehát nem volt olyan jelenség amire magyarázatot kellett adni. "
Akkor térjünk vissza az alapokhoz. Lehet, hogy én nem értem pontosan a fotoelektromos jelenség sajátosságait, de úgy tudom, hogy egy bizonyos küszöbfrekvencia alatt hiába növelték a fotonok intenzitását, nem indukálódott elektromos áram a vezetőben. Ha viszont elérte a küszöbfrekvenciát a foton frekvenciája, akkor akár egyetlen foton is képes volt beindítani az elektronvándorlást. Ez a kiindulási alapom, ezt helyesen tudom?
válasza:Igen, ezt jól tudod.
Az a helyzet, hogy az elektronoknak van egy bizonyos kötési energiája. Ha ennél kisebb energiájú fotont küldesz be - elvileg akármennyit - az nem tud reagálni az atommal, átmegy rajta.
Ha nagyobb az energia, akkor kiütheti valamelyik elektront.
Ezt színezi az az eset, amikor két foton egyszerre találja el az adott elektront.
válasza:En azt nem tudom megmondani, hogy a ket fel-foton elegendo-e egy egesz foton kivaltasara. Ha igen, akkor gondolom ilyenkor a ket fotonnak egyszerre kell becsapodnia ugyanarra az atomra, amihez nagyon-nagyon sok foton kell. Ha ez igy van, akkor Einsteinnek csakugyan szerencseje volt, hogy nem tudott annyi fotont a femre kuldeni, hogy a toredekenergiaju fotonok osszessege aramot indukaljon.
Ehhez kapcsolodoan csak annyi a megjegyzesem, hogy a tudomanyhoz neha kell szerencse is. Peldaul Mendel igen szerencsesen valasztotta ki azokat a genetikai tulajdonsagokat, amiket a borsokon vizsgalt. Ha nem fuggetlen tulajdonsagokat valaszt, hanem ilyen-olyan mertekben kapcsoltan oroklodoeket, akkor meg ma is a fejet vakarna. Viszont ez mit sem von le a munkaja ertekebol.
No igen, csak ez a kísérlet volt az egyik sarkallatos pontja akkoriban a fény hullám-részecske kettősségének is. Ezen jelenség miatt fogadták el aztán, hogy a fény lehet részecske is, hiszen csak hullámokkal nem lehetett ezt a jelenséget megmagyarázni. Azonban ha elegendően nagy intenzitású fénysugárral, de küszöbérték alatti frekvenciával is sikerülne beindítani az elektronok áramlását, akkor az nem befolyásolná a fényről kialakított hullám-részecske nézeteinket? Milyen jelentség maradna még, amit nem lehet csak a fény hullámtulajdonságaival megmagyarázni?
(Természetesen ha kiderülne, hogy mégis lehet küszöbérték alatti frekvenciájú fotonsugárral is fotoelektromosságot indukálni az anyagban, az részemről sem csorbítana semmit Einstein munkájának eredményein. Tisztelem az öreget, épp elgé mindent tett le ehhez az asztalra a fotoelektromosság témakörén kívül is.)
válasza:Hello én a töbfotonos gerjesztésre írtam hogy nem volt abban az időben és nem a fotoeffektusra.
Az nyílván volt.
válasza:Szerintem nyilvánvaló, hogy a többfotonos gerjesztés lehetősége ugyanúgy alátámasztja korpuszkuláris jelleget. Hiszen amiről itt beszélünk, az a kvantált jelleg megállapítása, vagyis hogy a fotonok egységnyi "energiacsomagocskát" jelentenek. Ha van egy alapegység, aminél kevesebb már nem elegendő, akkor nyilván ez csak kvantált jelleggel magyarázható. De tegyük fel, hogy Einseteinék meg tudták volna oldani, hogy annyi fotont küldjnek a fémre, hogy létrejöjjön a kettős gerjesztés.
Akkor azt találták volna, hogy van egy hullámhossz-határérték, ameddig igaz az, hogy elegendő egy foton is. Ha ennél kisebb energiájú fotonokra térnek át, akkor meg hirtelen iszonyatos sok foton kell. Ennek az a magyarázata, hogy az atommagok elég hígan helyezkednek el a térben, tehát ahhoz, hogy kettős találat érje őket, exponenciálisan több foton kell. Valószínűleg ezt az exponenciális többletigényt végül meg tudták volna mérni, ahogy egyre lejjebb mentek volna a fotonok energiájával és egyre több kellett volna belőlük.
Ebből viszont ugyanúgy egyenesen követkeik a foton kvantált jellege: egy adott energia fölött képes egyedül kiváltani az elektron leszakadását, az alatt viszont legalább kettő kell, ha pedig elérjük a küszöbérték harmadát, akkor már három kell (tehát itt is lépcsőzetesen változik).
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!