Ph i Ph i 66Physics Physics 207106207106

ฟ ไปฟ ไปฟสกสทวไป ฟสกสทวไป 22บรรยายครงท บรรยายครงท 99

11 3 3 กมภาพนธ กมภาพนธ 2554255411, , 3 3 กมภาพนธ กมภาพนธ 25542554http://www.physics.science.cmu.ac.th/courses/207106/index.htm

เนอหา

ฟ ใ ฟสกสยคใหมทฤษฎอะตอมฟสกสควอนตม

ฟสกสนวเคลยร ฟสกส และ เทคโนโลยใหมๆ

หวขอ หวขอ ((บรรยายบรรยาย--99))

ฟสกสยคเกา และ ฟสกสยคใหม การแผรงสของวตถดาปรากฎการณโฟโตอเลกตรก

ทฤษฎควอนตมคออะไรทฤษฎควอนตมคออะไร ??????????ทฤษฎควอนตมคออะไร ทฤษฎควอนตมคออะไร ??????????

ทฤษฎควอนตม ในทางฟสกสแลวเปนทฤษฎทบงชวา ไ ไ พลงงานไมไดมชวงคาทตอเนอง พลงงานนนอาจรบดดกลนเขา

มาหรอเปนพลงงานทปลดปลอยแผรงสออกไป อยางไมตอเนอง ป ป เปนจานวนคาบหรอเปนจานวนเทาของหนวยพลงงานทกาหนดวาแบงแยกไมไดอก ตอไปเรยกวาควอนตา (quanta)

ทาไมตองมฟสกสควอนตมทาไมตองมฟสกสควอนตมทาไมตองมฟสกสควอนตมทาไมตองมฟสกสควอนตม

ปญหา ทไมสามารถใชแนวคดของฟสกสยคเกาในการอธบายไดเกาในการอธบายได

การแผรงสของวตถดา (Blackbody Radiation) คลนแมเหลกไฟฟาทถกปลดออกมาจากวตถท มอณหภม สงกวาอณหภม 0 K

ปรากฏการณโฟโตอเลกตรก (Photoelectric Effect)ฏ ( ) การปลดอเลกตรอนจากวตถท แสงไปตกกระทบกบพนผว

เสนสเปกตรม (Spectral Lines) เสนสเปกตรม (Spectral Lines) การปลดสเปกตรม จากอะตอมของกาซ ทมลกษณะเปนเสนคมชด ไมตอเนองเสนคมชด ไมตอเนอง

พฒนาการของฟสกสควอนตมพฒนาการของฟสกสควอนตมพฒนาการของฟสกสควอนตมพฒนาการของฟสกสควอนตม

ป 1900 1930 ( 2443 2473 ) ชวง ป 1900 ถง 1930 ( พ.ศ. 2443-2473 ) การพฒนาแนวคดเรองกลศาสตรควอนตม

มกถกเรยกวาเปนกลศาสตรคลน (wave mechanics)ประสบผลสาเรจอยางมากในการทจะใชอธบายพฤตกรรมฤของอะตอม โมเลกล และ นวเคลยสตางๆ

ฟสกสควอนตม นนสามารถทจะเปลยนรปเปนฟสกสยคเกาได ฟสกสควอนตม นนสามารถทจะเปลยนรปเปนฟสกสยคเกาได เพอใชในการอธบายระบบ มหภาค (Macroscopic systems)

มนกฟสกสเปนจานวนมากทมสวนในการพฒนาทฤษฎควอนตม มนกฟสกสเปนจานวนมากทมสวนในการพฒนาทฤษฎควอนตม Planck เปนผเสนอความคดเบองตน

ใ ใ ใ มการพฒนาในสวนของคณตศาสตรทใชในการอธบายและ การตความ ดวยนกวทยาศาสตร ดงๆ อาท Einstein, Bohr,Schrödinger de Broglie Heisenberg Born และ DiracSchrödinger, de Broglie, Heisenberg, Born และ Dirac

ยอดนกวทยาศาสตรอจฉรยะของโลก

A. Piccard P. EhrenfestTh. De Donder

E. Verschaffelt W. HeisenbergR H Fowler

P. Debye

E. HenriotEd. Herzen E. Schrödinger W. Pauli

R.H. Fowler

L. Brillouin

P. DebyeM. Knudsen W.L. Bragg H.A.Kramers

P.A.M.Dirac

A.H. Compton L.de Broglie M. BornN. Bohr

Ch. E. Guye

I. LangmuirM. Planck

Mme. CurieH.A. Lorentz

A. EinsteinP. Langevin C.T.R. Wilson

O.W. Richardson

ชวงเวลาตลอด 50 ปแหงการพฒนาทฤษฎควอนตมระหวางป ค.ศ. 1900-1950 ปนชวง วลาทสาคญ หงปร วตศาสตรมนษยชาต ปนชวง วลาทสรางเปนชวงเวลาทสาคญแหงประวตศาสตรมนษยชาต เปนชวงเวลาทสราง

นกวทยาศาสตรมนสมองอจฉรยะของโลกไวมากมาย

นกวทยาศาสตรทสาคญทางการศกษาฟสกสยคใหมนกวทยาศาสตรทสาคญทางการศกษาฟสกสยคใหม

Lord Rayleigh (1842-1919)Max Plank (1858-1947) Albert Einstein (1879-1955)Nobel Prize 1921

Heinrich Hertz (1857-1894)Sir James Jeans (1877-1946) R.A. Millikan (1868 – 1953)

การแผรงสของวตถดา การแผรงสของวตถดา ( Blackbody Radiation) ( y )

วตถทกชนดทมอณหภม (มากกวา 0 K) จะมการปลดคลน วตถทกชนดทมอณหภม (มากกวา 0 K) จะมการปลดคลนแมเหลกไฟฟา บางคร งถกเรยกวาเปน รงสความรอน (thermal radiation) ( ) วตถรอนมท งการแผรงสและการดดกลนรงส ทสมดลความรอน

(thermal equilibrium) อตราการแผและการดดรงสจะมคาเทากน สามารถทจะอธบายถงกาลงของการแผรงสท งหมดโดยใช

Stefan’s Law absorptivity

4P AeTemissi itStefan’s constant emissivityStefan s constant

คอ คาคงท สเตฟาน-โบลซมานน มคาเทากบ 5.67 x 10-8 วตตตอตารางเมตรตอเคลวนกาลงส

พลงงานของรงสท ถกปลดออกมาน นข นอยกบ อณหภม และ สมบตเฉพาะของวตถน น

การแผและการดดกลนรงสความรอนของผววตถการแผและการดดกลนรงสความรอนของผววตถ

ปรมาณทใชเปนตวบงบอกลกษณะธรมชาตของผววตถ คอปรมาณทใชเปนตวบงบอกลกษณะธรมชาตของผววตถ คอ absorptivity (a) และ emissivity (e) โดยกาหนดวา

A= พลงงานความรอนท งหมดทผววตถดดกลน พลงงานความรอนทตกกระทบบนผววตถ

e = พลงงานความรอนท งหมดทผววตถปลอยออกมา พลงงานความรอนทตกกระทบบนวตถ

A ใ 0 1 ใ ส ส คา A และ e ของวตถใด ๆ มคาระหวาง 0 และ 1 ในสภาวะสมดลความรอนของผววตถตางชนดกน จะมการแลกเปลยนพลงงานการดดกลนและการแผรงสความรอน และจะทาให e=A สาหรบวตถดาน นสาหรบวตถดาน น คาคา ee มคาเทากบมคาเทากบ 11e eeดงน นดงน น AA จงมคาเทากบจงมคาเทากบ 11 ดวยดวย ทาใหไดความสมพนธท วา

4P T 4P T Stefan-Boltzmann law

วตถดาวตถดา (Blackbody) วตถดา วตถดา (Blackbody) วตถดาเปนระบบในอดมคต ทสามารถดดกลนพลงงานท วตถดาเปนระบบในอดมคต ทสามารถดดกลนพลงงานทเขามาตกกระทบไดทกชวงความถโดยไมสะทอนเลย

พลงงานทแผออกมาจากวตถดาจะขนอยกบอณหภมอณหภมเพยง พลงงานทแผออกมาจากวตถดาจะขนอยกบอณหภมอณหภมเพยงอยางเดยวดงความสมพนธจากกฏของ Stefan-Boltzmann

ถาวตถดาไดรบพลงงาน จนมอณหภมถงคาหนง วตถดาน นจะมการแผรงสแมเหลกไฟฟาททกชวงความถ

โพรงทมชองเปดขนาดเลก (Cavity) เปนตวอยางอนหนงทสามารถประมาณวาเปนวตถดาได

กราฟของการแผรงสของวตถดากราฟของการแผรงสของวตถดา กราฟของการแผรงสของวตถดากราฟของการแผรงสของวตถดา เปนขอมลการกระจายตวของ

พลงงานทไดจากการแผรงสของวตถดา ทไดจากการทดลองทดลอง

เมออณหภมมคาเพมข น พลงงานทแผออกมากมคาพลงงานทแผออกมากมคาสงขน ดจากพนทใตกราฟ ดจากพนทใตกราฟ

เมออณหภมมคาสงขน จดยอด เมออณหภมมคาสงขน จดยอดของการกระจายตวจะเลอนไปยงชวงความยาวคลนทส นกวายงชวงความยาวคลนทสนกวา

max

Wien’s Displacement LawWien’s Displacement Law Wien s Displacement LawWien s Displacement Law Peak หรอจดยอด ของความยาวคลนทแผออกมา

ป ไป จากวตถดานน เปนไปตาม กฎการขจดของวน((Wein’s Displacement LawWein’s Displacement Law))

λ T = 0 2898 x 10-2 m Kλmax T = 0.2898 x 10 m . K

[เปนคาทไดจากการทดลองของลมเมอร (Lummer) และพรง[เปนคาทไดจากการทดลองของลมเมอร (Lummer) และพรงชม (Pringsheim)]

λmax เปนคาความยาวชวงคลนทมคาความเขมmaxสงสด

T เปนอณหภมสมบรณของวตถท มการแผรงส ม หนวยเปน เคลวน

ความยาวคลนซงอตราการแผพลงงานมคาสงสดจะความยาวคลนซงอตราการแผพลงงานมคาสงสดจะแปรผกผนกบอณหภม แปรผกผนกบอณหภม

Wien’s Displacement LawWien’s displacement law:

T ใ » เมออณหภม T เพมขน พนทใต กราฟมากขนดวย (พนทใตกราฟ

แสดงถงคาพลงงานรวมทปลดออกมา)

» เมอ T เพมขน รงสทปลดออกมาเขมทสดนนมคาความถสงขนเขมทสดนนมคาความถสงขน (พลงงานมากขน)

TKf )10885( 1110 TKsf peak )1088.5( 1110

ตวอยาง ตวอยาง 11: : กฎการขจดของวน กฎการขจดของวน Wien’s Displacement LawWien’s Displacement Law

ถาดาวดวงหนงปลดพลงงานออกมาโดยมความเขมสงสดทความถ

Wien s Displacement LawWien s Displacement Law

เทากบ 1.2x1015 Hz จงคานวณหาอณหภมของดาวดวงน นในหนวยK และ องศา C ?K และ องศา C ?

TKsf peak )1088.5( 1110

KsfT peak )1088.5/( 1110

KHzT 102.1102.1 101515

CKT

KKs

T

0002000020

1088.51088.5 1110

CKT 000,20000,20

The Ultraviolet CatastropheThe Ultraviolet Catastrophe ทฤษฎของฟสกสยคเกาไมสามารถใชในการอธบายผลทไดจากการทดลองนทดลองน

ในชวงความยาวคลนมากๆ น น ยงสามารถใชฟสกสยคเกา Rayleigh-Jeans law

2 ckT4

2 ckTP

ในชวงความยาวคลนส น ทฤษฎฟสกสยคเกาทานายวาคาพลงงานฟสกสยคเกาทานายวาคาพลงงานทไดมคามหาศาล

แตจากผลการทดลองไดวา ทความแตจากผลการทดลองไดวา ทความ แตจากผลการทดลองไดวา ทความแตจากผลการทดลองไดวา ทความยาวคลนส นมากๆน น ไมมพลงงานยาวคลนส นมากๆน น ไมมพลงงาน

ขอขดแยงทเกดขนนถกเรยกวาเปน ultravioletultraviolet ขอขดแยงทเกดขนนถกเรยกวาเปน ultraviolet ultraviolet catastrophe (catastrophe (ความหายนะในชวงคลนเหนอมวงความหายนะในชวงคลนเหนอมวง))

แนวคดของ แนวคดของ PlanckPlanck Planck ไดต งสมมตฐานวา รงสท แผมาจากวตถดาน นเกดจาก resonators (oscillator) Resonators คอ การส นกลบไปกลบมา

ป ใ ของประจในระดบเลกมากๆ resonators น นสามารถมคาพลงงานไดเพยงบางคาเทาน น (discrete energies)

Max Plack Max Plack ไดรบไดรบบางคาเทานน (discrete energies)

EEnn = n h ƒ= n h ƒ n คอ เลขควอนตม (quantum number) มคาเปนมคาเปน 11,,22,…,…

รางวล รางวล Noble Noble ป ป 19181918

n คอ เลขควอนตม (quantum number) มคาเปน มคาเปน 11,,22,…,… ƒ คอ ความถของการส น h คอ คาคงทของแพลงค (Planck’s constant, h = 6.626 x 10-34 J s)

หมายความวา ตว resonators หรอ oscillator จะตองมพลงงานเปน 1 1 hf, hf, 2 2 hf, hf, 3 3 hfhf แตจะเปน 11..5 5 hf hf หรอ หรอ 22..7 7 hf hf ไมไดไมได

จดสาคญคอ สถานะพลงงานทไมตอเนอง หรอ เรยกวาเปน พลงงานทไ ( ti d t t )ถกควอนไตซ (quantized energy states)

Quantum of Energy (hf, h)Quantum of Energy (hf, h)

EmaxE

สมการการแผรงสของวตถดา ของ แพลงคสมการการแผรงสของวตถดา ของ แพลงคสมการการแผรงสของวตถดา ของ แพลงคสมการการแผรงสของวตถดา ของ แพลงค

กฏการแผรงสของแพลงค

22 1h

กฏการแผรงสของแพลงค

2

5

2 1( )1hc

kT

hcPe

1kTe

KJk /10381 23 KJk /1038.1 คาคงทของโบลซมานน

สมการของ พลงคสามารถใชอธบายไดดท ง(Boltzman constant)

สมการของแพลงคสามารถใชอธบายไดดทงการแผรงสจากไสหลอดทงสเตน เหลกทถกเผาไฟรอนๆ หรอ การแผรงสของดวงอาทตย

คาถามทบทวนคาถามทบทวน 11:: ความไมตอเนองของพลงงานความไมตอเนองของพลงงาน(Energy Quantization)(Energy Quantization)

10n .1 เพนดลมมวล 1kg แกวงดวยความถ 1 Hz จงคานวนหา

10103100n .2

ความถ 1 Hz จงคานวนหาจานวนของควอนตา (a quantum number) ถา

15

10

10410n .3 (a quantum number) ถา

พลงงานรวมของเพนดลมมคา 1 J ?

33

15

10n510n .4 เทากบ 1 J ?

10n .5 nnhfEn ...3,2,1,0,

sJh 341063.6

ปรากฏการณ โฟโตอเลกตรกปรากฏการณ โฟโตอเลกตรก(Ph t l t i Eff t)(Photoelectric Effect)

ส ไป โ

Hertz (1887) Maxwell

Einstein (1905) Plank

Millikan (1916)

เมอแสงไปตกกระทบบนพนผวโลหะ จะเกดการ ปลดอเลกตรอนออกมาจากพนผวน น

เรยกปรากฏการณนวา photoelectric เรยกปรากฏการณนวา photoelectriceffect อเลกตรอนทถกปลดออกมาเรยกวา

โฟโตอเลกตรอน (photoelectrons)(p ) ปรากฏการณนถกคนพบคร งแรกโดย Hertz นกวทยาศาสตรผท ใหคาอธบายอยางสมบรณ

ตอปรากฏการณนคอ Einstein ในป 1905 ( พ.ศ.2448)ไอนสไตนไดรบรางวลโนเบลสาขาฟสกสไอนสไตนไดรบรางวลโนเบลสาขาฟสกส

ในป 1921(พ.ศ. 2464) สาหรบการเสนอผลงานเรองการแผรงสของคลนแมเหลก ผลงานเรองการแผรงสของคลนแมเหลก

ไฟฟา รวมถง เร องคาอธบายตอ ปรากฏการณโฟโตอเลกตรก

Photons and Photoelectric Effect

แสงเปนคลนหรออนภาค ? hfEแสงเปนคลนหรออนภาค ?

hfEphoton 34Einstein ไดเสนอวาสามารถทจะพจารณา

ใ ป ไ โ sJh 341063.6

ใหแสงเปนอนภาคได โดยเรยกอนภาคนนวา โฟตอนโฟตอน โดยทคาพลงงานของโฟตอนวา โฟตอนโฟตอน โดยทคาพลงงานของโฟตอนนนขนอยกบคาความถของแสง E=hfนนขนอยกบคาความถของแสง E=hfและ คาความเขมของแสงนนขนอยกบคาความเขมของแสงนนขนอยกบและ คาความเขมของแสงนนขนอยกบคาความเขมของแสงนนขนอยกบจานวนของโฟตอนจานวนของโฟตอนและคาพลงงานของมน

ปรากฏการณโฟโตอเลกตรกปรากฏการณโฟโตอเลกตรก ฏฏ เมอแสงความถเดยวไปต ก ก ร ะ ท บ Emitterต ก ก ร ะ ท บ Emitter (cathode, -) ททาจากแผนโลหะ จะเกดการป ปลดอเลกตรอนออกมาจากแผนโลหะน น

อเ ลกตรอนทถกปลดอ อ ก ม า จ ะ ว ง ไ ป ย งCollector (anode, +) และ ถาตอวงจรไวดงรปจ ะ ส า ม า ร ถ ท จ ะ ว ดจ ะ ส า ม า ร ถ ท จ ะ ว ดคากระแสของวงจรไดจากแอมมเตอร

ถาตองการวดพลงงานจลนสงสด(KE ) ของ e ตองทาอยางไร?(KEmax) ของ e ตองทาอยางไร?

Photoelectric EffectPhotoelectric Effect คาอธบาย

ไอนสไตน ไดขยายแนวความคดของ แพลงค (ทเคยใช ไอนสไตน ไดขยายแนวความคดของ แพลงค (ทเคยใชในการอธบายเกยวกบการแผรงสของวตถดา) เพอทจะอธบายวา กลมกอนของพลงงาน ทแพลงคกลาวถงน นมอธบายวา กลมกอนของพลงงาน ทแพลงคกลาวถงนนมลกษณะการประพฤตตวเหมอนเปนอนภาค เรยกกลมกอนพลงงานนวา โฟตอน ( Photon)กอนพลงงานนวา โฟตอน ( Photon)

แตละโฟตอนมพลงงาน เทากบ hf hf ดงน นอเลกตรอนทถกปลดออกมาน นจะมคาพลงงานเทากบ

Einstein’s photoelectric equationmaxKEhf

hfKEmax

Einstein’s photoelectric equation

W

เมอ หรอ W เรยกวาเปนคา “work function” ของวสดท นามาเปนcathode

Photons and Photoelectric EffectPhotons and Photoelectric Effect

f00

E hfความถขดเร ม (Cutoff frequency , f0)คอคาความถตาสดของแสงทตองใช34

photonE hfคอคาความถตาสดของแสงทตองใชเพอใหอเลกตรอนหลดออกมาจากแผนคาโทด f0 = /h (Ek = 0)

346.63 10h J sK E hf

f0 / ( k )

maxK E hf

กราฟ กราฟ II และ และ V V ในปรากฏการณโฟโตอเลกตรกในปรากฏการณโฟโตอเลกตรก กราฟ กราฟ II และ และ V V ในปรากฏการณโฟโตอเลกตรกในปรากฏการณโฟโตอเลกตรก ฏฏ คากระแสในวงจรเพมข นตามคาความเขมของแสงทเข ามาตก

ฏฏ

f f คงทคงทhfEphoton ความเขมของแสงทเขามาตกกระทบ แตเมอใสความตางศกยหยดย ง(Vs) คามากๆ(คาบวก)

I (Amp)

hfEphoton

คากระแสจะมคาคงท ไมมกระแสไหลในวงจร เมอคา

ศ ใส ไป ความตางศกยทใสเขาไปนนมคานอยกวาหรอเทากบ –ΔVs (V0), ซงเรยกวา ความตางศกยหยดย งซงเรยกวา ความตางศกยหยดยง (stopping potential)

คาความตางศกยหยดย งข นอยกบ ค า พ ล ง ง า น จ ล นส ง ส ด ข อ งอเลกตรอน V (volt)

VemvKE 21 *** *** คาความตางศกยหยดย งน นคาความตางศกยหยดย งน นไมไมข นอยข นอย กบกบ คาความเขมของแสงคาความเขมของแสง ทเขาทเขาsVemvKE maxmax 2ขนอย ขนอย กบ กบ คาความเขมของแสง คาความเขมของแสง ทเขาทเขามาตกกระทบมาตกกระทบ ******

กราฟในปรากฏการณโฟโตอเลกตรกกราฟในปรากฏการณโฟโตอเลกตรกกราฟในปรากฏการณโฟโตอเลกตรกกราฟในปรากฏการณโฟโตอเลกตรก

mV m

ax2

WhfeVEeV k

0

max0 )( 2maxmax 2

1 mVE

max

max

=1/

2m

E m

hf

E m

W

WhfeVEeV k

0

max0 )(

WhfEWhfeV 0

ส ส +

photon

VKEhfE

WhfEk max

สมการเสนตรง y = mx + csVeKE max

การทดลองของมลลแกนการทดลองของมลลแกนการวเคราะหและแปลความหมายจากกราฟ

hslope ehslope

V0

e

k m

axf f

E

WhfV

f f

WhfeV 0 WhfWhfeV 0

WhfEf

k max

0

eW

ehfV 0

สมการเสนตรง y = mx + c สมการเสนตรง y = mx + c

ลกษณะท ฟสกสยคเกาลกษณะท ฟสกสยคเกา//ทฤษฎคลน อธบายไมไดทฤษฎคลน อธบายไมไดลกษณะท ฟสกสยคเกาลกษณะท ฟสกสยคเกา//ทฤษฎคลน อธบายไมไดทฤษฎคลน อธบายไมได Millikan Millikan ไดทาการทดลองพสจนสมการโฟโตอเลกตรกของไ ไ ใ ป 2457 h ไ ป ไอนสไตน ในป พ.ศ. 2457 และหาคา h ไดจากการทดลองเปนครงแรก

ไมปรากฏวามการปลดอเลกตรอนออกมาจากแผนโลหะ เมอแสงทเขามาตกกระทบน นมคาความถน อยกวาคาความถข ดเร ม (cutoff

frequency) ซงคาความถน ข นอยกบลกษณะเฉพาะของวสดท นามาทา cathode

คาพลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนทถกปลดออกมาน นไมไมข นอยกบคาความเขมแสงขนอยกบคาความเขมแสงทเขามาตกกระทบ

คาพลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนน นมคาเพมข นเมอความถความถของแสงทเขามาตกกระทบของแสงทเขามาตกกระทบน นเพมสงขนของแสงทเขามาตกกระทบของแสงทเขามาตกกระทบนนเพมสงขน

อเลกตรอนถกปลดออกมาจากพนผวโลหะเกอบทนททนใด (10-9

วนาท) ทมแสงไปตกกระทบ ถงแมวาคาความเขมแสงจะมคานอยวนาท) ทมแสงไปตกกระทบ ถงแมวาคาความเขมแสงจะมคานอยเพยงใด

การอธบายความโดยทฤษฎควอนตมการอธบายความโดยทฤษฎควอนตม (Quantum interpretation)

เมอพลงงานของโฟตอน(กลมกอนพลงงานของแสง) ทเขามาน น นอยกวาคา work function โฟตอนจะไมสามารถทจะใหพลงงาน

อยางเพยงพอกบอเลกตรอนทจะหลดออกมาจากผวโลหะได KEmax , คาพลงงานจลนสงสดของอเลกตรอน น นไมข นอยกบคาmax , ความเขมของแสง เนองจากการเพมคาความเขมแสง เปนแตเพยงการเพมจานวนของ photon ซงเปนผลใหมอเลกตรอนทถกปลดออกมามากขน แตไมทาใหคาพลงงานจลนของอเลกตรอนเหลาน นมคาเพมสงข น

KEmax จะมคาสงข นเมอเพมความถของแสงเนองจากพลงงานน นแปรผนตรงกบคาความถ

เนองจากแสงมการแสดงพฤตกรรมของอนภาค (particle-like)ดงน นพลงงานท งหมดจะมการสงผานไปยงอเลกตรอนทถกปลดใหเปนอสระในทนททนใด ทแสงไปตกกระทบกบผวโลหะ

ตวอยาง ตวอยาง : : photoelectric effectอเลกตรอนถกปลดออกมาจากพนผวโลหะดวยอตราเรวสงสด อตราเรวสงสด 44..6 6 ×× 101055 m/sm/sเมอใชแสงทมคาความยาวชวงคลน = 625 nm ไปตกกระทบ จงคานวณหา

(a) คา work function ของโลหะน (b) คาความถขดเร มของโลหะน (Ek=0)

กาหนดให :4 6 105

จาก KEmax=hf - . ซงสามารถทจะนาไปหา ได กอนอนตองคานวณหาคาพลงงานจลนกอน

v = 4.6x105

m/s

= 625 nm

231 5 20max

max1 9.11 10 4.6 10 9.6 10

2 2mvKE kg m s J

= 625 nm

2 2

ดงนน 192 2 10hchf KE KE J คานวณหา : = ?

ดงนน ,

คาความถขดเรมมคาเทากบ

max max 2.2 10hf KE KE J

มคาเทากบ 1.4 eV

fc =? คาความถขดเรมมคาเทากบ 19

142.2 10 3 3 10Jf Hz

34 3.3 106.63 10cf Hz

h J s

ตวอยาง 1 eV= 1.6 × 10-19 joulesตวอยางแสงความยาวคลน = 5893 Å ตกกระทบบนผวโพแทสเซยม คา

ศ ศ (( ศ ใ ส ป ศ ศ ใ ส ป ศ ))ความตางศกยหยดยง ความตางศกยหยดยง ((ความตางศกยททาใหกระแสเปนศนยความตางศกยททาใหกระแสเปนศนย) ) สาหรบอเลกตรอนทหลดออกมาคอ 00..36 36 VV จงคานวณหาพลงงานสงสดของโฟโตอเลกตรอน ฟงกชนงาน และคาความถขดเร มตน

smsJ )/103)(106256( 834

สงสดของโฟโตอเลกตรอน ฟงกชนงาน และคาความถขดเรมตน

โจทยตองการ : Emax, W และ f0

eVeVE 36.00max eVeV

eVJmsmsJ

360152)/106.1)(105893()/103)(10625.6(

1910

จาก

max

WhfVWhfE eVW

eVeV79.1

36.015.2

จาก

จาก

0

0

eVhfWWhfeV

จาก

0 hfW

0

0

eVhcW

f

1434

19

0 1033.4)10625.6(

)/106.1)(79.1(

sJeVJeV

hWf

รอบตอนาท

ตวอยางตวอยาง :: photoelectric effectตวอยาง ตวอยาง : : photoelectric effectพลงงานทใชตานอเลกตรอนทมพลงงานสงสดจาก

หลอดโฟโตอเลกตรกมคา 0.4 eV เมอฉายแสงมวงความยาวคลน 4000 องสตรอม (10-10 m) ไปยงแผนโลหะททา( )หนาทใหอเลกตรอน จงหา

(ก) ความถของแสงน(ข) พลงงานของแสงน( )(ค) คาฟงกชนงานของโลหะ(ง) ความถขดเร ม(ง) ความถขดเรม(จ) ความยาวคลนขดเร ม(ฉ) ถาฉายแสงความยาวคลน 3000 องสตรอม ไปยง(ฉ) ถาฉายแสงความยาวคลน 3000 องสตรอม ไปยงแผนโลหะน น อเลกตรอนจะออกมาดวยความเรวส ส ไ (V )สงสดเทาไร (Vmax)

วธทาวธทาHzcf 14

10

8

105.7104000

103

(ก)หาความถแสงของคลน = 4000 Å จาก

104000

eVhfE 1.31061

105.7106.619

1434

(ข) หาพลงงานของแสง จาก106.1

eVEhfW k 7.24.01.3)( max (ค) คาฟงกชนงาน (W) หาไดจาก

(ง) ความถขดเรม (0) หาไดจาก Hzh

Wf 1434

19

0 105.61066

106.17.2

h 106.6

(จ) ความยาวคลนขดเรม (0) หาไดจาก

Å4600106.41056

103 714

8

0

mfc

หาไดจาก 105.60

f(ฉ) ถาความยาวคลน = 3000 Å จาก

2

max

1)(

cEWhf k V101.9

21106.17.2

103000103106.6 23119

10

834

max

2max2

1 mVWch smV /101.7 5

max

อาหารสมองอาหารสมอง: : ฤดหนาวนวเคลยร ฤดหนาวนวเคลยร (Nuclear Winter)(Nuclear Winter)

ในกรณทโลกเกดสงครามนวเคลยรข นมาจรงๆ มการ ในกรณทโลกเกดสงครามนวเคลยรขนมาจรงๆ มการระเบดนวเคลยรในจดตางๆท วโลก สงทเปนอนตรายแรกคอแรงระเบดและกมมนตภาพรงส จากน นส งทจะแรกคอแรงระเบดและกมมนตภาพรงส จากนนสงทจะยนยงอยยาวนาน คอ ฝ นกมมนตภาพรงส ททาใหเกด

ฤดหนาวนวเคลยร