Chapter...
-
Upload
chachi-hasiman -
Category
Documents
-
view
212 -
download
0
Transcript of Chapter...
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 1/29
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 2/29
Day 1
Learning Goals
Understand the relationship betweenwavelength and intensity for blackbodyradiation
Understand how Planck’s Hypothesisexplained the relationship between
wavelength and intensity for blackbodyradiation
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 3/29
Classical Theory on Radiation
Thermal Radiation
What is it?How does it occur?
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 4/29
Classical Theory on Radiation
Blackbody Radiation
What is it?
How does it work?Graph of Intensity of BBR vs. Wavelength
The Ultraviolet Catastrophe
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 5/29
BBR vs Wavelength
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 6/29
Super Max ( Max Planck )
1858 – 1947
He Provided the Explanation for thespectral distribution of Blackbody
Radiation (1900 )
Awarded the Nobel Prize in 1918
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 7/29
History of Blackbody
Radiation
http://www.electro-
optical.com/bb_rad/bb_rad.htm
http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/black_body_radiation.html
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 8/29
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 9/29
Day 2
Learning Goals
Understand how the photoelectric effect
gives credence to the particle theory of
light
Know how to use the work function to
solve problems involving thephotoelectric effect
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 10/29
The Photoelectric Effect
When light is incident on certain metallic
surfaces, electrons are emitted
Photoelectrons
Hertz
Einstein’s (1905) explanation
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 11/29
Photoelectric Effect
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 12/29
The Photoelectric Effect
Graph of photoelectric current vs.
potential difference (DV)
Current dependent on intensity
Current dependent on, DV
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 13/29
The Photoelectric Effect
Stopping Potential
KEmax = eDVs
Independent of the radiation intensity
Work Function
Cutoff Wavelength
lc = c/f c = hc/f
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 14/29
The Photoelectric Effect
Wave Theory couldnot explain: Cutoff Frequency
KEmax independentof intensity
KEmax increases withlight frequency
Electrons are emitted
instantaneously
Photon Theoryaccounts for: f, the work function
KEmax = hf – f
Depends only on lightfrequency
1 - 1interaction b/wphotons and
electrons Linear relationship
b/w f and KEmax
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 15/29
Applications of the Photoelectric
Effect
Photoelectric Cell
Street lights
Breathalyzer
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 16/29
Day 3
Learning Goals
Understand the nature and production
of x-rays so you can:
Calculate the shortest l of x-rays that may
be produced by electrons accelerated
through a specified voltage
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 17/29
X-RAYS
Wilhelm Roentgen first noticed them in1895 while studying electricaldischarges
Characteristics of x-rays
Traveled at or near the speed of light
Were not deflected by electric or magneticfields
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 18/29
X-RAYS
In 1912 Max von Laue suggested
diffracting x-rays
Used atomic crystal lattice as a diffraction
grating
determined the wavelength of x-rays to be
about 0.1 nm
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 19/29
X-RAYS
The Production of x-rays Electrons are accelerated through a DV of several
thousand volts
Electrons collide with a metal plate
X-rays are the energy emitted when the electronsare decelerated, but why are they decelerated?
Threshold voltage
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 20/29
X-RAYS
Graph x-ray intensity vs. wavelength
Continuous broad spectrum dependent onthe applied voltage. Why?
Characteristic spikes in the graph aredependent on the target material
lmin = hc/(eDV) Shortest wavelengthradiation that can be produced
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 21/29
Day 4
Learning Goals
Understand the concept of Compton
scattering so you can
Describe Compton’s experiment, state the
results, and how these results are
explained
Account for the increase of photon
wavelength, and explain the significance of the Compton wavelength
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 22/29
The Compton Effect
Compton’s Experiment X-ray beam of a specified wavelength, l0, directed
at a block of graphite
Result was the scattered x-rays had a longer wavelength, l,
Amount of energy reduction depended on the
angle at which the x-rays were scattered
The change in wavelength, Dl, is the ComptonShift.
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 23/29
The Compton Effect
Compton’s Explanation
Photon particle collision similar to billiard
ball collisions. Which means what?
Dl = l – l0 = h/(mec) *(1 – cos q )
Compton Wavelength, h /(mec), is very
small compared to visible light.
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 24/29
Day 5
Learning Goals
Understand the concept of DeBroglie
wavelength so they can:
Calculate the wavelength of a particle as a
function of its momentum
Describe the Davison-Germer experiment,
and explain how it provides evidence for
the wave nature of electrons
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 25/29
Pair Production & Annihilaiton
Energy of a photon is convertedcompletely into mass, pair production
Electron and positron are created froma photon
Energy, momentum, & charge areconserved
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 26/29
Pair Production & Annihilaiton
Minimum energy required to produce a
positron
hf min
= 2me
c2 ( E = mc2)
Pair production cannot occur in a
vaccum, but can only occur in the
presence of a massive particle
(nucleus)
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 27/29
Pair Production & Annihilation
Pair Annihilation: electron-positron pair
produce two photons
Momentum has to be conserved
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 28/29
Davison-Germer Experiment
Double slit experiment shooting
particles at a double slit
E id t S t th
7/27/2019 Chapter 27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
http://slidepdf.com/reader/full/chapter-27bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb 29/29
Evidence to Support the
Particle Theory of Light
Photoelectric Effect
Compton Effect
X-Rays
Pair Production & Annihilation