Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
ทวิภาคของคลื่นและอนุภาค, iive, 2aa52230f378e7180caa07edd58a66b3, 220px…
ทวิภาคของคลื่นและอนุภาค
แอลเบิร์ต ไอน์สไตน์
เมื่อฉายแสงอัลตราไวโอเล็ตไปยังขั้วไฟฟ้าซึ่งอยู่ในวงจร จะมีประจุไฟฟ้าหลุดออกมา ต่อมาฮอลล์วอชส์ (Wilhelm Hallwachs) พบว่าเมื่อมีแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงตกกระทบผิวโลหะ จะมีอิเล็กตรอนหลุดออกจากผิวโลหะนั้น ปรากฏการณ์เช่นนี้เรียกว่า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) และเรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกจากผิวโลหะที่ถูกแสงว่าโฟโตอิเล็กตรอน (photoelectron)อิเล็กตรอนนำไฟฟ้าในโลหะนั้นอยู่ในแถบนำไฟฟ้า (conduction band) อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ในแถบนำไฟฟ้าได้อย่างอิสระ โดยอิเล็กตรอนจะไม่หลุดออกจากโลหะที่อุณหภูมิห้อง ทั้งนี้เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสซึ่งมีประจุบวกกับอิเล็กตรอนภายในโลหะ ดังนั้นจึงเปรียบเสมือนกับว่าอิเล็กตรอนอยู่ภายในโลหะโดยมีกำแพงศักย์ (potential barrier) กั้นอยู่ที่ผิวโลหะ ระดับพลังงานสูงสุดที่มีอิเล็กตรอนคือระดับเฟอร์มี (fermi level)อธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกโดยใช้แนวความคิดของพลังค์ คือ คลื่นแม่เหล็กไปฟ้าความถี่ f ที่ตกกระทบผิวโลหะจะมีลักษณะคล้ายอนุภาคประกอบด้วยพลังงานเล็กๆ E เรียกว่า ควอนตัมของพลังงานหรือ โฟตอน (photon) โดย E = hf ถ้าพลังงานนี้มีค่ามากกว่าเวิร์กฟังก์ชัน อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากโลหะด้วยพลังงานจลน์มากสุด Ek(max)
Ek(max) = hf - W0
- อัตราการปล่อยอิเล็กตรอน (หรือ ip)เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มแสง I เมื่อความถี่ f ของแสงและความต่างศักย์มีค่าคงตัว ถ้าเปลี่ยนความถี่หรือชนิดของโลหะจะได้กราฟระหว่าง ipกับ I เป็นเส้นตรงเหมือนเดิมแต่มีความชันเปลี่ยนไป
- ถ้าความเข้มคงที่และเปลี่ยนความถี่ของแสง ซึ่งมีความถี่จำกัดค่าหนึ่งที่เริ่มเกิดโฟโตอิเล็กตรอนเรียกว่า ความถี่ขีดเริ่ม f0 (threshold frequency) ความถี่ขีดเริ่มของสารแต่ละชนิดจะไม่เหมือนกัน เมื่อแสงปล่อยพลังงาน hf0 ออกมาในรูปของโฟตอน ซึ่งถ้าเท่ากับ W0 จะได้ Ek(max) = 0 จึงไม่มีอิเล็กตรอนหลุดออกจากโลหะ
- ถ้าความถี่และความเข้มแสงคงตัว แต่เปลี่ยนค่าความต่างศักย์ V ระหว่างขั้วไฟฟ้าจะได้ความสัมพันธ์ของ ip กับ V ที่ความต่างศักย์มีค่ามาก อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจะคงเดิมจึงเกิดกระแสอิ่มตัว เมื่อเพิ่มศักย์ไฟฟ้าเข้าไปก็ไมาสามารถเพิ่มกระแสได้ และถ้าลดความต่างศักย์กระแสจะลดลงด้วย จนกระทั่งความต่างศักย์เป็นลบที่ค่าหนึ่งจะไม่มีกระแส เรียกศักย์นี้ว่า ศักย์หยุดยั้ง (stopping potential) V s ไม่มีอิเล็กตรอนตัวไหนมีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะไปยังขั้วไฟฟ้าได้ ดังนั้น
Ek(max) = eV s
- ถ้าความถี่ต่ำกว่าความถี่ขีดเริ่ม f0 จะไม่มีอิเล็กตรอนหลุดออกมา แสดงว่าโฟตอนที่ตกกระทบโลหะมีพลังงานน้อยกว่าเวิร์กฟังก์ชันของสารนั้น แต่ถ้าความถี่เพิ่มขึ้นพลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น
ไฮน์ริช รูดอล์ฟ แฮทซ์
ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ โดยค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก และริเริ่มการทดลองใช้คลื่นวิทยุ จนนำไปสู่การได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในที่สุด นอกจากนี้ ชื่อของเขายังนำมาใช้เป็นหน่วยของค่าความถี่ในระบบ SI นั้นคือ เฮิรตช์ (hertz หรือ Hz)
อาร์เทอร์ ฮอลลี คอมป์ตัน
-
ค้นพบการกระเจิงของควอนตารังสีเอกซ์จากอิเล็กตรอนอิสระ โดยสังเกตได้ว่ารังสีเอกซ์หลังกระเจิงมีความยาวคลื่นยาวกว่าก่อนกระเจิง เขาจึงอธิบายว่า รังสีเอกซ์สูญเสียพลังงานส่วนหนึ่งให้กับอิเล็กตรอนขณะพุ่งเข้าชน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ปรากฏการณ์คอมป์ตัน
การเปลี่ยนแปลงความถี่ของรังสีเอกซ์ โดยเสนอว่าแสงประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน โฟตอนแต่ละตัวมีพลังงานขึ้นกับความถี่
ลุย วิกเตอร์ เดอ เบรย
เชื่อได้ว่าทฤษฎีควอนตัมอาจจะยังไม่ได้ก้าวหน้าขนาดนี้ เพราะการเสนอแนวคิดของเดอ เบรย นั้นทำให้มุมมองสำหรับอิเล็กตรอนที่โคจรรอบๆ นิวเคลียสนั้นเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง โดยจากเดิมที่มองว่าอิเล็กตรอนนั้นเหมือนโลกที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ซึ่งเทียบกับนิวคลียส โดยมุมมองนี้สร้างปัญหาอย่างมากเพราะประจุเมื่อมีความเร่งย่อมแผ่รังสีทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน อะตอมไม่สามารถคงรูปอยู่ได้เพราะอิเล็กตรอนจะตกลงไปยังนิวเคลียส แต่ในความเป็นจริงไม่ได้เป็นอย่างนั้นเพราะทุกอย่างยังคงรูปร่างอยู่ได้(สรรพสิ่งประกอบขึ้นมาจากอะตอม) เดอ เบรย เสนอว่า มองใหม่ มองว่าอิเล็กตรอนนั้นเป็นคลื่นนิ่งที่กระพือเป็นคลื่นนิ่งอยู่รอบนิวเคลียส
-
แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์
สามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคโดยแสดงให้เห็นถึงตำแหน่ง ความเร็ว และความเร่งของอนุภาคที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา โดยใช้สมการการเคลื่อนที่ในการทำนายการเคลื่อนที่ของอนุภาคในระบบ แต่ในกลศาสตร์ควอนตัม พฤติกรรมของอนุภาคจะถูกอธิบายโดยฟังก์ชันคลื่น ดังนั้นเราจึงสามารถแก้สมการชเรอดิงเงอร์เพื่อหาผลเฉลยออกมาเป็นฟังก์ชันคลื่น โดยสมการชเรอดิงเงอร์นี้เป็นการอธิบายธรรมชาติในระดับจุลภาค
-
-
-
-
-
-
-
-
-
