تحقیق اثر فوتوالكتريك از ديدگاه الكترومغناطيس كلاسيك

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 42 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
‏مقدمه
 
‏در اين نوشته ‏هدف اصلي توجيه اثر متقابل فوتون و گراويتون با توجه به نظريه سي. پي. ا‏چ ‏است. نخستين برخورد ها با اثر فوتوالكتريك از ديدگاه الكترومغناطيس كلاسيك صورت ‏گرفت كه توانايي‏ ‏توجيه آن را نداشت. سپس انيشتين اين پديده را با توجه به ديدگاه ‏كوانتومي توجيه كرد. بنابراين نخست ميدانها و امواج الكترومغناطيسي كلاسيك را بطور ‏فشرده بيان كرده، آنگاه با ذكر نارسايي آن به تشريح پديده فوتوالكتريك از ديدگاه ‏انيشتين مي پردازم و سرانجام هر سه اثر فوتوالكتريك، اثر كامپتون و توليد و واپاشي ‏زوج ماده – پاد ماده را با توجه به نظريه سي. پي. اچ. بررسي خواهم كرد. و سرانجام ‏تلاش خواهد شد تا وحدت نيروهاي الكترومغناطيس و گرانش را نتيجه گيري ‏كنيم‏.
 
 
‏نيروهاي الكتريكي و ‏مغناطيسي
 
‏نيروهاي بين بارهاي الكتريكي را ‏مي توان به دو نوع تقسيم كرد. دو بار نقطه اي ساكن يا متحرك به يكديگر نيروي ‏الكتريكي وارد مي كنند كه از رابطه ي زير به دست مي آيد‏:
 
Fe=kqQ/r2
 
‏كه در آن
‏2
‏وقتي دو بار الكتريكي نسبت به ناظري در ‏حركت باشند، علاوه بر نيروي الكتريكي، نيروي مغناطيسي نيز بر يكديگر وارد مي ‏كنند‏.
‏از آنجاييكه بررسي نيروها با استفاده از ‏مفاهيم ميدان عميق تر و ساده تر است، مي توان گفت كه هر بار الكتريكي در اطراف خود ‏يك ميدان الكتريكي ايجاد مي كند كه شدت آن در فاصله‏ r ‏از آن، از رابطه ي زير به دست مي ‏آيد‏:
 
E=kq/r2
 
‏حال اگر ذره ي باردار حركت كند، در ‏اطراف آن علاوه بر ميدان الكتريكي، يك ميدان مغناطيسي نيز ايجاد مي شود كه وجود‏ ‏چنين ميدان مغناطيسي‏ ‏بصورت تجربي قابل اثبات است‏ ‏اگر ذره اي با‏ ‏بار الكتريكي q‏ ‏در يك ميدان مغناطيسي ‏ B ‏ ‏و با سرعت‏ ‏ v‏حركت كند، نيرويي بر آن وارد مي شود كه ‏بر صفحه ي‏ ‏ B, v‏ ‏عمود است كه از رابطه ي زير به دست مي ‏آيد‏:
 
F=qvxB
 
‏از اين رو، بار ‏ q‏ ‏كه به فاصله ي r‏ازQ‏قرار دارد و با سرعتv‏حركت مي كند، يك ميدان مغناطيسي در ‏محلQ‏توليد مي كند كه از رابطه ي زير به دست ‏مي آيد ‏:
 ‏بطور خلاصه، در نقطه اي كه ميدان ‏الكتريكي و مغناطيسي E , B‏وجود دارد، نيروي الكترومغناطيسي وارد ‏بر ذره باردار، با بار q‏كه با سرعت v‏حركت مي كند برابر است با
‏ميدانهاي الكترومغناطيسي
 
‏در يك ميدان الكتريكي موجود در فضا، به ‏عنوان مثال در بين صفحات يك خا‏ز‏ن باردار، انرژي الكتريكي وجود دارد. چگالي انرژي يا ‏انرژي الكتريكي در واحد حجم از رابطه ي زير به دست مي آيد‏ :
 
‏3
 
 
‏بطور مشابه چگالي انرژي مغناطيسي ‏مثلاً انرژي مغناطيسي در ناحيه بين قطب هاي يك آهنربا برابر است ‏با
 
 
 
‏امواج الكترومغناطيسي
 
‏بار الكتريكي ساكن ميدان الكتريكي ‏مي آفريند. اما بار الكتريكي متحرك علاوه بر ميدان الكتريكي، ميدان مغناطيسي نيز ‏ايجاد مي كند كه در قانون آمپر بخوبي نشان داده شده است. بنابراين در اطراف يك بار ‏الكتريكي متحرك دو ميدان الكتريكي و مغناطيسي وجود دارد. يعني با تغيير ميدان ‏الكتريكي، ميدان مغناطيسي توليد مي شود.‏ ‏همچنين ميدان مغناطيسي متغيير نيز نيز به ‏نوبه خود، يك ميدان الكتريكي مي آفريند كه با قانون فاراده نشان داده مي شود. اين ‏مطالب‏ ‏نشان مي دهد كه چگونه امواج الكترومغناطيسي توليد‏ ‏مي شوند. بنابراين يك بار ‏الكتريكي در حال نوسان‏ ‏(شتابدار)‏ ‏در فضا امواج الكتريكي و مغناطيسي توليد مي كند. ‏فركانس اين امواج برابر است با فركانس بار الكتريكي توليد كننده ي امواج. اين ‏ميدانها، يك ميدان الكترومغناطيسي تشكيل مي دهند كه پس از انتشار با سرعت ‏نور c ‏در فضا منتشر مي شود‏.
‏ ‏
‏4
‏امواج الكترومغناطيسي كه در بالا توصيف ‏شد بطور نظري در سال 1864 توسط معادلات‏ ‏كلارك ماكسول پيشگويي شد. علاوه بر آن ‏ماكسول نشان داد كه سرعت انتشار اين امواج در خلاء از رابطه ي زير به دست مي ‏آيد‏:
‏شدت موج الكترومغناطيسي
 ‏شدت موج الكترومغناطيسي برابر است با ‏مقدار انرژي كه از واحد سطح در واحد زمان مي گذرد كه از روابط زير به دست مي ‏آيد‏:
‏امواج الكترومغناطيسي براي اولين بار ‏توسط هانريش هرتز در سال 1887‏ ‏در آزمايشگاه مشاهده شد. طيف امواج الكترومغناطيسي ‏از امواج‏ ‏راديويي با طول موجهاي بلند تا امواج كوتاه گاما را شامل مي شود و ‏نور‏ ‏معمولي بخش بسيار ناچيزي از آن را تشكيل مي دهد ‏.