Jak powstają fale elektromagnetyczne
Fale elektromagnetyczne, w tym światło, można przedstawić jako strumień fotonów, czyli cząstek, z których każda ma energię równą E = hf, gdzie f oznacza częstotliwość fali, a h to stała Plancka. Zjawisko fotoelektryczne, czyli wybicie elektronów z powierzchni metalu przez fotony, zachodzi przy odpowiednio dużej częstotliwości fali elektromagnetycznej. Efekt fotoelektryczny można wyjaśnić przy założeniu istnienia fotonów, które są również potrzebne do wyjaśnienia efektu fotochemicznego.
Efekt fotoelektryczny - charakterystyka
Aby foton mógł wybić elektron z powierzchni metalu, musi mieć energię większą od pracy wyjścia W, która jest wielkością zależną od rodzaju metalu. Energia kinetyczna wybitego elektronu jest równa Ek = hf - W. To samo założenie dotyczy innych cząstek elementarnych, takich jak elektrony czy protony, które również wykazują właściwości falowe.
Promieniowanie termiczne
Wszystkie rozgrzane ciała emitują promieniowanie termiczne w postaci fal elektromagnetycznych, a im wyższa temperatura ciała, tym wyższa częstotliwość fal. Niektóre ciepło jest absorbowane przez gazy cieplarniane w atmosferze, co powoduje zjawisko efektu cieplarnianego - podnoszenie średniej temperatury Ziemi.
Widmo fal elektromagnetycznych
Promieniowanie rozszczepione na poszczególne barwy nazywane jest widmem. Widmo emisyjne powstaje, gdy atomy gazu pobudzone do świecenia wysyłają światło o ściśle określonych częstotliwościach, co pozwala na ustalenie składu chemicznego gazu. Widmo absorpcyjne zaś powstaje, gdy chłodniejszy gaz pochłania światło o określonej częstotliwości.
Model budowy atomu
Zgodnie z uproszczonym modelem budowy atomu, elektron może krążyć wokół jądra atomowego tylko po ściśle określonych orbitach. Przeskok elektronu na wyższą orbitę wymaga pochłonięcia fotonu o energii równej różnicy energii elektronu na tych orbitach. Gdy elektron spada na niższą orbitę, emituje foton, a najmniejszą energię, która umożliwia uwolnienie elektronu od jądra, nazywamy energią jonizacji.
Dzięki fale elektromagnetyczne, w tym światło oraz zjawisko fotoelektryczne, możemy zrozumieć wiele zjawisk zachodzących w świecie fizyki atomowej. Promieniowanie termiczne, widmo fal elektromagnetycznych oraz model budowy atomu są kluczowymi elementami do lepszego zrozumienia natury materii i światła w kontekście fizyki atomowej.
