Yhteenveto ja itsearviointi
Yhteenveto
Sähkömagneettinen säteily
- on valonnopeudella etenevää sähkömagneettisen kentän aaltoliikettä, jolla on taajuus f, aallonpituus [[$ \lambda $]] ja nopeus c.
- noudattaa aaltoliikkeen perusyhtälöä: [[$ c=\lambda f $]]
- jaotellaan aallonpituuden mukaan eri lajeihin, kuten ultraviolettisäteily, (näkyvä) valo, infrapunasäteily ja mikroaallot.
Musta kappale
- Musta kappale on ideaalimalli sähkömagneettisen säteilyn lähteelle.
- Säteily perustuu rakenneosien lämpöliikkeeseen.
- Mustan kappaleen säteilyn spektri on jatkuva.
- Spektrin intensiteettimaksimia vastaava aallonpituus on kääntäen verrannollinen kappaleen lämpötilaan T Wienin siirtymälain mukaisesti:
[[$ \lambda_\text{maks}=\dfrac{k}{T} $]], jossa [[$ k=0,002898 \text{m}\cdot \text{K} . $]]
Fotoni
- Sähkömagneettisen säteilyn energia esiintyy paketteina (kvantteina), joita kutsutaan fotoneiksi. Säteilyllä on siis sekä aalto- että hiukkasluonne.
- Fotonin energia on suoraan verrannollinen säteilyn taajuuteen: [[$ E=hf $]]
- Fotonilla on liikemäärä: [[$ p=h/\lambda $]]
- Säteily absorboituu tai emittoituu kokonaisina fotoneina.
Valosähköilmiö
- Sähkömagneettinen säteily voi irrottaa elektroneja metallista, mikäli sen taajuus ylittää metalllille ominaisen kynnystaajuuden.
- Valosähköilmiössä fotonin energia muuttuu irrotustyöksi (W0) ja irtoavan elektronin liike-energiaksi: [[$ hf=W_0+E_k $]]
- Säteilyn yksittäisen fotonin energian tulee olla irrotustyötä suurempi, jotta valosähköilmiö tapahtuu.
1: Matalataajuuksinen (pitkäaaltoinen) säteily ei synnytä valosähköilmiötä, koska yksittäisen fotonin energia ei riitä irrottamaan elektronia.2: Kynnystaajuudella fotonin energia on irrotustyön suuruinen, jolloin elektroneja irtoaa.
3: Suurella taajuudella irtoaa elektroneja, joilla on sitä enemmän liike-energiaa, mitä suurempi on säteilyn taajuus.