第1节早期量子理论1(热辐射 光电效应).pptVIP

* V G O O 照射光 . K A 光电管 * 2.实验条件： ①入射光的频率一定。 ②阴极K的材料一定。 3.对实验曲线的分析——实验定律及结论 当光电管加正向电压时，电流表可测得光电流，正向电压增大，电流增大，并存在饱和电流。 1）实验定律一： V G O O U a I O U 截 止 电 压 * U a I O U 截 止 电 压 2）实验定律二： 当光电管加反向电压时，存在截（遏）止电压 V G B O O 照射光 . K A 光电管 * I O U 光 强 较 强 光 强 较 弱 光电效应伏安特性曲线 I m 饱 和 电 流 实验所得曲线： * Cs Ca Na 4.0 6.0 8.0 10.0 U0 V n 1014Hz 4.0 2.0 3）实验定律三： 要想光电管发生光电效应，光的频率必须要大于某个数值，也就是存在截止频率 对于一种材料，入射光频率与截止电压（光电子初动能）成正比。 * 4）实验定律四： 光电效应的瞬时性： 从光线开始照射直到金属释出电子， 无论光强如何，几乎是瞬时的 （其时间间隔不超过 。） * 三、波动理论所遇到的困难 经典电磁理论： 光波的能量与振幅的平方成正比，即决定于光的强度。 ①光电子的初动能应决定于光的强度-----与实验矛盾； ②只要光强足够大，就可产生光电效应----与定律三矛盾； ③如果光强很弱，光电子从光波中吸收能量就需要一定的时间-----与定律四矛盾。 * 且光量子具有“整体性”，光的发射、传播、吸收都是量子化的。 （一个电子一次只能吸收，发射一个光子） 光是一粒一粒以光速运动着的粒子流，这些光粒子称为光量子，简称光子。 每一光子的能量是 光的强度I决定于单位时间内通过单位面积的光子数N，即 ? = h? 1.爱因斯坦光量子假设(1905年) 四、爱因斯坦的光量子论 * 2. 光电效应方程（爱因斯坦方程）： 1）内容： 一个电子吸收一个光子的能量 后，一部分用于从金属中逸出所需的逸出功A，另一部分则转化为电子的初动能。 2）公式： A：逸出功 光电效应方程 * 3.光子理论对光电效应的解释： 1）存在一饱和电流，且此饱和电流正比于光强 光强I=Nhν，光强一定，则N一定，打出的最多电子数就是N，即存在一饱和电流Im 。 I ? ?光子数N ? ?打出光电子多 ? Im ? 2） * 3）存在截止频率： 当 ? ＜ A / h 时 不发生光电效应 截止频率 4）光电效应的瞬时性： 当金属中的自由电子与光子相遇时，电子将立即吸收光子的能量，且只要 ，电子就立即从金属中逸出，成为光电子，而不需要时间以积累能量。 * 1916年密立根实验 h = 6.57?10-34 Js 证实了爱因斯坦理论 4.0 6.0 8.0 10.0 ?(1014Hz) 0.0 1.0 2.0 Uc(V) Cs Na Ca * 爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖 密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位而获得1923年诺贝尔物理学奖 。 * 五、光子的性质 能量 质量 但光子静止质量 m0 = 0 动量 * 六、光的波粒二象性 1.近代认为光具有波粒二象性 2. 基本关系式 粒子性：能量? 动量P 数量N 波动性：波长? 频率? 振幅E0 一些情况下 突出显示波动性 一些情况下 突出显示粒子性 不是经典的波 不是经典的粒子 （不是单纯的波）（不是单纯的粒子） * 2. 基本关系式 粒子性：能量? 动量P 数量N 波动性：波长? 频率? 振幅E0 * 3. 波动性和粒子性的统一 光作为电磁波是弥散在空间 而连续的 光作为粒子在空间中是集中 而分立的 波动性:某处明亮则某处光强大 即 I 大 怎样统一 ? 光子数 N ? I ? E02 粒子性:某处明亮则某处光子多 即N大 * 光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定 I 大 光子出现概率大 I小 光子出现概率小 统一于概率波理论 单缝衍射 光子数 N ? I ? E02 例题：12.4 * * * 量 子 物 理 * 近代物理学概论 近代物理学，大体说来，是相对于20世纪以前，以牛顿力学、热力学和麦克斯韦电磁学为核心的经典物理学而言的。近代物理学的研究对象，包括各种聚集态物质的微观结构，原子、原子核、基本粒子、等等各个层次内部结构以及它们的相互作用和运动变化的规律等。它的两大支柱是相对论和量子力学。