4. L’òptica quàntica L’òptica electromagnètica ens descriu la llum com una ona EM clàssica: Amplitud dels camps: variables contínues Energia ~ |A|2 Aquesta descripció no és correcta, i es manifesta clarament quan els camps són de poca energia
Emissió de llum en paquets discrets a. El cos negre Cos negre: absorbeix totalment l’energia EM a qualsevol freqüència, f, i s’escalfa, reradiant energia Fixada T, espectre d’emissió característic T T 2T A baixa f, parabòl·lic Màxim es desplaça linealment amb T (Wien): fmax(2T) = 2fmax(T) Stephan: P = s T4 Planck: h = 6.626 10-34 J s kB = 1.38 10-23 J/K Emissió de llum en paquets discrets
b. Efecte fotoelèctric A V eVstop = hf - W Per a certs COLORS de la llum hi ha corrent, i per altres no, independentment de la intensitat de la llum que hi enviem Fixat V, duplicant la intensitat de la llum es duplica el corrent. Es pot tallar el pas de corrent: Vstop Vstop independent de la intensitat de la llum, però no del COLOR de la llum A e V eVstop = hf - W Einstein: energia de la llum en paquets discrets (fotons) que són absorbits/emesos individualment
c. Efecte Compton Quan un electró dispersa llum, la longitud d’ona de la llum canvia, i el canvi depèn de la direcció de la llum dispersada Compton: explicació simple en termes de conservació E i p suposant llum = fotó
Què fem? Podem explicar la propagació de la llum considerant-la una ONA EM Cada mode del camp EM té energia i moment quantitzats La quantització és important en els processos d’absorció/emissió per àtoms