光的量子性課件

Chap.7QuantumOpticsChap.7QuantumOptics17.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律7.2維恩公式和瑞利—金斯公式7.3普朗克量子理論能量子7.4光電效應(yīng)光子7.5康普頓效應(yīng)的量子解釋7.6波粒二象性7.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律27.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律一、熱輻射和發(fā)光物體發(fā)出的輻射幾個(gè)物理量——物體表面單位面積在單位頻率間隔內(nèi)輻射的功率。——物體表面單位面積輻射的功率。單色幅出度發(fā)光：化學(xué)發(fā)光、光致發(fā)光場(chǎng)致發(fā)光、陰極發(fā)光輻射出射度熱輻射7.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律一、熱輻射和發(fā)光物體3dW表示照射到溫度為T(mén)的物體的單位面積上、頻率在+d范圍內(nèi)的輻射能。dW‘表示溫度為T(mén)的物體單位面積所吸收的頻率在+d范圍內(nèi)的輻射能。2.基爾霍夫定律普適函數(shù)與材料無(wú)關(guān)吸收比與材料有關(guān)。dW表示照射到溫度為T(mén)的物體的單位面積上、頻率在+d4一、黑體黑體—在任何溫度狀態(tài)下全部吸收任何波長(zhǎng)的電磁波.∴基爾霍夫定律普適常數(shù)就是黑體的單色幅出度。由T=6000kT=5000kT=3000k可見(jiàn)光7.2維恩公式和瑞利—金斯公式∴黑體一、黑體黑體—在任何溫度狀態(tài)下全部吸收任何波長(zhǎng)的電磁波.∴基51.同樣溫度下，黑體的輻射最大。2.絕對(duì)黑體不存在，黑體模型。3.黑體是否一定是黑的？黑色物體是否就是黑體？討論:1.同樣溫度下，黑體的輻射最大。2.絕對(duì)黑體不存在，黑體模型6（1）斯特藩——玻爾茲曼定律斯特藩—玻爾茲曼常數(shù)=5.6703210-8

w/(m2K4)（2）維恩位移定律b=2.897810-3

m·K二、黑體的經(jīng)典輻射定律及其困難1.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)定律隨著溫度的升高，極值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)黑體的幅出度有一極大值，所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)：黑體單色輻射出射度維恩常數(shù)（1）斯特藩——玻爾茲曼定律斯特藩—玻爾茲曼常數(shù)=5.72.黑體的經(jīng)典輻射定律及其困難維恩公式瑞利——金斯定律（能量均分定理）k=1.3810-38

J/K紫外災(zāi)難---玻爾茲曼常數(shù)維恩線(xiàn)瑞利——金斯線(xiàn)2.黑體的經(jīng)典輻射定律及其困難維恩公式瑞利——金斯定律（能8例7-1（1）如果將恒星表面的輻射近似地看作是黑體輻射，就可以用測(cè)量λmax的方法來(lái)估算恒星表面的溫度。現(xiàn)測(cè)量到太陽(yáng)的λmax為510nm，試求它的表面溫度。（2）太陽(yáng)常數(shù)（太陽(yáng)在單位時(shí)間內(nèi)垂直照射在地球表面單位面積上的能量）為1352w/m2，日地間的距離為1.5×108km，太陽(yáng)直徑為1.39×106km，試用這些數(shù)據(jù)估算一下太陽(yáng)的溫度。R=1.5×1011mr=1.39×109m例7-1（1）如果將恒星表面的輻射近似地看作是黑體輻射，R=97.3普朗克量子理論能量子一、能量子1900年，普朗克提出一個(gè)假設(shè)：（實(shí)用主義解釋實(shí)驗(yàn)，但由此步入量子化，有質(zhì)的飛躍。）h=6.62617610-34

J·s——普朗克常數(shù)E02E0

吸收外來(lái)輻射2E0E0

輻射能量輻射體由各種振動(dòng)頻率的諧振子組成，輻射能量連續(xù).——諧振子振動(dòng)頻率3.諧振子從一個(gè)能量狀態(tài)到另一個(gè)能量狀態(tài).2.每個(gè)諧振子能量不連續(xù)變化，只能處于某些分立的能量狀態(tài)。最小的能量單位E0即為能量子。E0，2E0，3E0，…7.3普朗克量子理論能量子一、能量子1900年，普朗克提出10由普朗克假設(shè)，并根據(jù)玻耳茲曼分布振子處在溫度T、能量E=nE0狀態(tài)的概率二、普朗克公式普朗克黑體輻射公式為：每個(gè)振子平均能量為：由普朗克假設(shè)，并根據(jù)玻耳茲曼分布振子處在溫度T、能量E=n111.與實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)完全相符合2.短波時(shí)，小相當(dāng)于維恩公式長(zhǎng)波時(shí)，大

相當(dāng)于瑞利——金斯公式3.計(jì)算與實(shí)驗(yàn)定律一致系數(shù)b與實(shí)驗(yàn)定律一致反之，從實(shí)驗(yàn)測(cè)和b，由普朗克公式推得h和k，其值與其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣，說(shuō)明普朗克公式有其正確方面。實(shí)現(xiàn)從經(jīng)典量子的過(guò)渡。結(jié)果：1.與實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)完全相符合2.短波時(shí)，小相當(dāng)于維恩公式長(zhǎng)127.4光電效應(yīng)7.4.1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置VIVgImI-V的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)光電效應(yīng)——電子在光的作用下從金屬表面發(fā)射出來(lái)的現(xiàn)象逸出來(lái)的電子稱(chēng)為光電子.普朗克：振子輻射能量量子化，但輻射場(chǎng)是連續(xù)的電磁波。1905年愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)研究電磁場(chǎng)以量子的形式存在GVG:靈敏電流計(jì)V:

典雅表7.4光電效應(yīng)7.4.1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置VIV13光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:2.遏止電壓Vg與入射光頻率有關(guān)，與I0無(wú)關(guān)。光電子的最大初動(dòng)能=eVg

VIVgIm1.飽和電流Im入射光強(qiáng)I03.只要>0，不管I0多弱，一照上去，就有光電流產(chǎn)生。4.入射光頻率<0（某一頻率），無(wú)論照射多長(zhǎng)時(shí)間，無(wú)光電流產(chǎn)生。截止頻率0(紅限)

5.馳豫時(shí)間τ<10-9s光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:2.遏止電壓Vg與入射光頻率有關(guān)，與I14電子的最大動(dòng)能：7.4.2光電效應(yīng)與波動(dòng)理論的矛盾

w：逸出功(自由電子脫出金屬表面所需能量）w:自由電子運(yùn)動(dòng)到金屬表面的能量電子從光波獲得的能量電子的最大動(dòng)能：7.4.2光電效應(yīng)與波動(dòng)理論的矛盾w：逸出功152.照射的光強(qiáng)，接受的能量愈多，Vg應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，實(shí)際卻與光的頻率有關(guān)。矛盾3.照射時(shí)間長(zhǎng)，積累能量多，只要照射足夠長(zhǎng)時(shí)間，總會(huì)有電子逸出，有電流。實(shí)際卻是若入射光頻率<0，無(wú)論照射多長(zhǎng)時(shí)間，無(wú)光電流產(chǎn)生。矛盾4.光很弱，必須要照射長(zhǎng)時(shí)間，才能積累足夠的能量，使電子從金屬表面逸出。但實(shí)際卻只要>0，不管I0多弱，一照上去，就有光電流產(chǎn)生。

矛盾1.照射光愈強(qiáng)，逸出表面的電子數(shù)多，當(dāng)電壓足夠大時(shí)，全部電子到達(dá)陽(yáng)極，所以飽和電流Im

入射光強(qiáng)I03.4.與馳豫時(shí)間τ<10-9s矛盾

用波動(dòng)理論解釋光電效應(yīng):2.照射的光強(qiáng)，接受的能量愈多，Vg應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，實(shí)際卻與167.4.3愛(ài)因斯坦的量子解釋1.光子假設(shè)普朗克：吸收、輻射是分立的，電磁波是連續(xù)的；即振子能量量子化，而輻射場(chǎng)仍作連續(xù)的。愛(ài)因斯坦:光在傳播過(guò)程中具有波動(dòng)性，而在與物質(zhì)相互作用過(guò)程中，能量集中在光（量）子上。每個(gè)光子能量：——輻射頻率h——普朗克常數(shù)一、愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)和光電效應(yīng)方程7.4.3愛(ài)因斯坦的量子解釋1.光子假設(shè)普朗克：吸收、輻射172.光電效應(yīng)方程發(fā)射和吸收能量時(shí)，以一個(gè)光子為最小單位光子能量逸出功光電子最大動(dòng)能一個(gè)電子吸收一個(gè)光子能量，一對(duì)一吸收2.光電效應(yīng)方程發(fā)射和吸收能量時(shí)，以一個(gè)光子為最小單位光子能18二、對(duì)光電效應(yīng)的量子解釋1.入射光強(qiáng)I0Nh，逸出光電子數(shù)nN，當(dāng)電壓足夠大時(shí)，全部電子到達(dá)陽(yáng)極，飽和電流Im=ne

入射光強(qiáng)I0。2.頻率高，遏止電壓V0大3.頻率高,能量h大，只有在hW才會(huì)有電子逸出。4.只要hW，不管入射光多弱，有一個(gè)光子，就會(huì)有電子逸出，無(wú)需時(shí)間積累。0=

c/0：紅限波長(zhǎng)二、對(duì)光電效應(yīng)的量子解釋1.入射光強(qiáng)I0Nh，19三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)表明遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而取決于入射光的頻率。-W/e0Vg密立根獲1923年諾貝爾獎(jiǎng)1916年，密立根用“接觸電勢(shì)差”替代“陽(yáng)極、陰極”，實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了愛(ài)因斯坦假設(shè)。三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而取決于入20四、光子的質(zhì)量和動(dòng)量1.相對(duì)論的質(zhì)量和能量公式m0：靜止質(zhì)量（1）（2）質(zhì)能公式靜止能量波動(dòng)性：：，粒子性：m，p粒子總能量動(dòng)能適用于<<c)(光子是一種粒子，但它不同于微粒，具有波粒二象性四、光子的質(zhì)量和動(dòng)量1.相對(duì)論的質(zhì)量和能量公式m0：靜止質(zhì)21（3）動(dòng)量——能量關(guān)系p—?jiǎng)恿?.光子的質(zhì)量和動(dòng)量光子的靜止質(zhì)量：光子的能量：光子的質(zhì)量：光子的動(dòng)量：m0=0（3）動(dòng)量——能量關(guān)系p—?jiǎng)恿?.光子的質(zhì)量和動(dòng)量光子的靜止22已知：波長(zhǎng)為=200nm的光入射鋁表面，鋁逸出功W=4.2ev求：1，出射最快電子動(dòng)能；2，Vg；3，鋁紅限波長(zhǎng)解：1，2，3，已知：波長(zhǎng)為=200nm的光入射鋁表面，鋁逸出功W=4.223例7-2波長(zhǎng)為200nm的光照射在鋁表面上，對(duì)鋁而言，移去一個(gè)電子所需的能量為4.2eV，試求：（1）射出的最快光電子的動(dòng)能是多少？（2）遏止電壓是多少？（3）鋁的截止波長(zhǎng)是多少？（4）如果入射光強(qiáng)為2W/m2，則單位時(shí)間內(nèi)打到金屬板單位面積上的光子數(shù)為多少？N=I/hν例7-2波長(zhǎng)為200nm的光照射在鋁表面上，對(duì)鋁而言，N=247.5康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.散射光有:

0，>0；2.

=-0,，；3.與散射物質(zhì)以及入射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，只跟有關(guān)。，Is(0),Is()Is(0)隨散射物質(zhì)的原子序數(shù)的增加而增大；Is()隨散射物質(zhì)的原子序數(shù)的增加而減小。X光管散射物質(zhì)檢測(cè)器01923年發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象1927年康普頓獲諾貝爾獎(jiǎng)

一、康普頓效應(yīng)及實(shí)驗(yàn)規(guī)律無(wú)法用波動(dòng)理論解釋X光分光計(jì)7.5康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.散射光有:0，>0；225光子與散射原子中電子發(fā)生彈性碰撞。能量守恒=0.00241nm二、康普頓現(xiàn)象的量子解釋?zhuān)╩:電子的質(zhì)量）康普頓波長(zhǎng)動(dòng)量守恒由余弦定理，得光子與散射原子中電子發(fā)生彈性碰撞。能量守恒=0.00241261.能解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，，，并與散射物質(zhì)以及入射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。2.c=0.00241nm

與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果一致。

3.在可見(jiàn)光范圍，

/10-5，可忽略，表現(xiàn)經(jīng)典散射。X射線(xiàn)，0.1nm,/10-2，顯示量子性。

說(shuō)明：4.實(shí)際散射物質(zhì)中，存在束縛電子，看成光子與原子碰撞,

0，散射光中有原波長(zhǎng)0。原子序數(shù)增大，束縛電子

增多，散射光中的Is(0)增大。

1.能解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，，，并與散射物質(zhì)以及入射波長(zhǎng)27例7-3現(xiàn)有：（a）波長(zhǎng)λ=0.1nm的X射線(xiàn)；（b）從137Cs樣品得到的λ‘=1.88×10-3nm的γ射線(xiàn)束與自由電子碰撞。若從和入射方向成90°角的方向去觀察散射輻射，問(wèn)每種情況下：（1）康普頓波長(zhǎng)偏移是多少？（2）相對(duì)康普頓波長(zhǎng)偏移是多少？（3）給予反沖電子的動(dòng)能是多少？例7-3現(xiàn)有：（a）波長(zhǎng)λ=0.1nm的X射線(xiàn)；（b）從1287.6波粒二象性戴維孫、革末用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅意的假設(shè)。德布羅意波長(zhǎng)：G0單晶MKDv德布羅意1929年獲諾貝爾獎(jiǎng)由光具有波粒二象性，德布羅意波提出假設(shè)：一切實(shí)物粒子都具有波粒二象性。7.6波粒二象性戴維孫、革末用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅意的假設(shè)。29例7-4在電子顯微鏡中，電子受到90kV的電壓加速，如果要觀察到數(shù)量級(jí)為10-9cm的分子結(jié)構(gòu)，顯微鏡的數(shù)值孔徑應(yīng)該多大？chapter7第七章結(jié)束例7-4在電子顯微鏡中，電子受到90kV的電壓加速，如果要30Chap.7QuantumOpticsChap.7QuantumOptics317.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律7.2維恩公式和瑞利—金斯公式7.3普朗克量子理論能量子7.4光電效應(yīng)光子7.5康普頓效應(yīng)的量子解釋7.6波粒二象性7.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律327.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律一、熱輻射和發(fā)光物體發(fā)出的輻射幾個(gè)物理量——物體表面單位面積在單位頻率間隔內(nèi)輻射的功率?！矬w表面單位面積輻射的功率。單色幅出度發(fā)光：化學(xué)發(fā)光、光致發(fā)光場(chǎng)致發(fā)光、陰極發(fā)光輻射出射度熱輻射7.1單色輻射出射度和吸收比基爾霍夫定律一、熱輻射和發(fā)光物體33dW表示照射到溫度為T(mén)的物體的單位面積上、頻率在+d范圍內(nèi)的輻射能。dW‘表示溫度為T(mén)的物體單位面積所吸收的頻率在+d范圍內(nèi)的輻射能。2.基爾霍夫定律普適函數(shù)與材料無(wú)關(guān)吸收比與材料有關(guān)。dW表示照射到溫度為T(mén)的物體的單位面積上、頻率在+d34一、黑體黑體—在任何溫度狀態(tài)下全部吸收任何波長(zhǎng)的電磁波.∴基爾霍夫定律普適常數(shù)就是黑體的單色幅出度。由T=6000kT=5000kT=3000k可見(jiàn)光7.2維恩公式和瑞利—金斯公式∴黑體一、黑體黑體—在任何溫度狀態(tài)下全部吸收任何波長(zhǎng)的電磁波.∴基351.同樣溫度下，黑體的輻射最大。2.絕對(duì)黑體不存在，黑體模型。3.黑體是否一定是黑的？黑色物體是否就是黑體？討論:1.同樣溫度下，黑體的輻射最大。2.絕對(duì)黑體不存在，黑體模型36（1）斯特藩——玻爾茲曼定律斯特藩—玻爾茲曼常數(shù)=5.6703210-8

w/(m2K4)（2）維恩位移定律b=2.897810-3

m·K二、黑體的經(jīng)典輻射定律及其困難1.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)定律隨著溫度的升高，極值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)黑體的幅出度有一極大值，所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)：黑體單色輻射出射度維恩常數(shù)（1）斯特藩——玻爾茲曼定律斯特藩—玻爾茲曼常數(shù)=5.372.黑體的經(jīng)典輻射定律及其困難維恩公式瑞利——金斯定律（能量均分定理）k=1.3810-38

J/K紫外災(zāi)難---玻爾茲曼常數(shù)維恩線(xiàn)瑞利——金斯線(xiàn)2.黑體的經(jīng)典輻射定律及其困難維恩公式瑞利——金斯定律（能38例7-1（1）如果將恒星表面的輻射近似地看作是黑體輻射，就可以用測(cè)量λmax的方法來(lái)估算恒星表面的溫度?，F(xiàn)測(cè)量到太陽(yáng)的λmax為510nm，試求它的表面溫度。（2）太陽(yáng)常數(shù)（太陽(yáng)在單位時(shí)間內(nèi)垂直照射在地球表面單位面積上的能量）為1352w/m2，日地間的距離為1.5×108km，太陽(yáng)直徑為1.39×106km，試用這些數(shù)據(jù)估算一下太陽(yáng)的溫度。R=1.5×1011mr=1.39×109m例7-1（1）如果將恒星表面的輻射近似地看作是黑體輻射，R=397.3普朗克量子理論能量子一、能量子1900年，普朗克提出一個(gè)假設(shè)：（實(shí)用主義解釋實(shí)驗(yàn)，但由此步入量子化，有質(zhì)的飛躍。）h=6.62617610-34

J·s——普朗克常數(shù)E02E0

吸收外來(lái)輻射2E0E0

輻射能量輻射體由各種振動(dòng)頻率的諧振子組成，輻射能量連續(xù).——諧振子振動(dòng)頻率3.諧振子從一個(gè)能量狀態(tài)到另一個(gè)能量狀態(tài).2.每個(gè)諧振子能量不連續(xù)變化，只能處于某些分立的能量狀態(tài)。最小的能量單位E0即為能量子。E0，2E0，3E0，…7.3普朗克量子理論能量子一、能量子1900年，普朗克提出40由普朗克假設(shè)，并根據(jù)玻耳茲曼分布振子處在溫度T、能量E=nE0狀態(tài)的概率二、普朗克公式普朗克黑體輻射公式為：每個(gè)振子平均能量為：由普朗克假設(shè)，并根據(jù)玻耳茲曼分布振子處在溫度T、能量E=n411.與實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)完全相符合2.短波時(shí)，小相當(dāng)于維恩公式長(zhǎng)波時(shí)，大

相當(dāng)于瑞利——金斯公式3.計(jì)算與實(shí)驗(yàn)定律一致系數(shù)b與實(shí)驗(yàn)定律一致反之，從實(shí)驗(yàn)測(cè)和b，由普朗克公式推得h和k，其值與其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣，說(shuō)明普朗克公式有其正確方面。實(shí)現(xiàn)從經(jīng)典量子的過(guò)渡。結(jié)果：1.與實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)完全相符合2.短波時(shí)，小相當(dāng)于維恩公式長(zhǎng)427.4光電效應(yīng)7.4.1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置VIVgImI-V的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)光電效應(yīng)——電子在光的作用下從金屬表面發(fā)射出來(lái)的現(xiàn)象逸出來(lái)的電子稱(chēng)為光電子.普朗克：振子輻射能量量子化，但輻射場(chǎng)是連續(xù)的電磁波。1905年愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)研究電磁場(chǎng)以量子的形式存在GVG:靈敏電流計(jì)V:

典雅表7.4光電效應(yīng)7.4.1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置VIV43光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:2.遏止電壓Vg與入射光頻率有關(guān)，與I0無(wú)關(guān)。光電子的最大初動(dòng)能=eVg

VIVgIm1.飽和電流Im入射光強(qiáng)I03.只要>0，不管I0多弱，一照上去，就有光電流產(chǎn)生。4.入射光頻率<0（某一頻率），無(wú)論照射多長(zhǎng)時(shí)間，無(wú)光電流產(chǎn)生。截止頻率0(紅限)

5.馳豫時(shí)間τ<10-9s光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:2.遏止電壓Vg與入射光頻率有關(guān)，與I44電子的最大動(dòng)能：7.4.2光電效應(yīng)與波動(dòng)理論的矛盾

w：逸出功(自由電子脫出金屬表面所需能量）w:自由電子運(yùn)動(dòng)到金屬表面的能量電子從光波獲得的能量電子的最大動(dòng)能：7.4.2光電效應(yīng)與波動(dòng)理論的矛盾w：逸出功452.照射的光強(qiáng)，接受的能量愈多，Vg應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，實(shí)際卻與光的頻率有關(guān)。矛盾3.照射時(shí)間長(zhǎng)，積累能量多，只要照射足夠長(zhǎng)時(shí)間，總會(huì)有電子逸出，有電流。實(shí)際卻是若入射光頻率<0，無(wú)論照射多長(zhǎng)時(shí)間，無(wú)光電流產(chǎn)生。矛盾4.光很弱，必須要照射長(zhǎng)時(shí)間，才能積累足夠的能量，使電子從金屬表面逸出。但實(shí)際卻只要>0，不管I0多弱，一照上去，就有光電流產(chǎn)生。

矛盾1.照射光愈強(qiáng)，逸出表面的電子數(shù)多，當(dāng)電壓足夠大時(shí)，全部電子到達(dá)陽(yáng)極，所以飽和電流Im

入射光強(qiáng)I03.4.與馳豫時(shí)間τ<10-9s矛盾

用波動(dòng)理論解釋光電效應(yīng):2.照射的光強(qiáng)，接受的能量愈多，Vg應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，實(shí)際卻與467.4.3愛(ài)因斯坦的量子解釋1.光子假設(shè)普朗克：吸收、輻射是分立的，電磁波是連續(xù)的；即振子能量量子化，而輻射場(chǎng)仍作連續(xù)的。愛(ài)因斯坦:光在傳播過(guò)程中具有波動(dòng)性，而在與物質(zhì)相互作用過(guò)程中，能量集中在光（量）子上。每個(gè)光子能量：——輻射頻率h——普朗克常數(shù)一、愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)和光電效應(yīng)方程7.4.3愛(ài)因斯坦的量子解釋1.光子假設(shè)普朗克：吸收、輻射472.光電效應(yīng)方程發(fā)射和吸收能量時(shí)，以一個(gè)光子為最小單位光子能量逸出功光電子最大動(dòng)能一個(gè)電子吸收一個(gè)光子能量，一對(duì)一吸收2.光電效應(yīng)方程發(fā)射和吸收能量時(shí)，以一個(gè)光子為最小單位光子能48二、對(duì)光電效應(yīng)的量子解釋1.入射光強(qiáng)I0Nh，逸出光電子數(shù)nN，當(dāng)電壓足夠大時(shí)，全部電子到達(dá)陽(yáng)極，飽和電流Im=ne

入射光強(qiáng)I0。2.頻率高，遏止電壓V0大3.頻率高,能量h大，只有在hW才會(huì)有電子逸出。4.只要hW，不管入射光多弱，有一個(gè)光子，就會(huì)有電子逸出，無(wú)需時(shí)間積累。0=

c/0：紅限波長(zhǎng)二、對(duì)光電效應(yīng)的量子解釋1.入射光強(qiáng)I0Nh，49三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)表明遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而取決于入射光的頻率。-W/e0Vg密立根獲1923年諾貝爾獎(jiǎng)1916年，密立根用“接觸電勢(shì)差”替代“陽(yáng)極、陰極”，實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了愛(ài)因斯坦假設(shè)。三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而取決于入50四、光子的質(zhì)量和動(dòng)量1.相對(duì)論的質(zhì)量和能量公式m0：靜止質(zhì)量（1）（2）質(zhì)能公式靜止能量波動(dòng)性：：，粒子性：m，p粒子總能量動(dòng)能適用于<<c)(光子是一種粒子，但它不同于微粒，具有波粒二象性四、光子的質(zhì)量和動(dòng)量1.相對(duì)論的質(zhì)量和能量公式m0：靜止質(zhì)51（3）動(dòng)量——能量關(guān)系p—?jiǎng)恿?.光子的質(zhì)量和動(dòng)量光子的靜止質(zhì)量：光子的能量：光子的質(zhì)量：光子的動(dòng)量：m0=0（3）動(dòng)量——能量關(guān)系p—?jiǎng)恿?.光子的質(zhì)量和動(dòng)量光子的靜止52已知：波長(zhǎng)為=200nm的光入射鋁表面，鋁逸出功W=4.2ev求：1，出射最快電子動(dòng)能；2，Vg；3，鋁紅限波長(zhǎng)解：1，2，3，已知：波長(zhǎng)為=200nm的光入射鋁表面，鋁逸出功W=4.253例7-2波長(zhǎng)為200nm的光照射在鋁表面上，對(duì)鋁而言，移去一個(gè)電子所需的能量為4.2eV，試求：（1）射出的最快光電子的動(dòng)能是多少？（2）遏止電壓是多少？（3）鋁的截止波長(zhǎng)是多少？（4）如果入射光強(qiáng)為2W/m2，則單位時(shí)間內(nèi)打到金屬板單位面積上的光子數(shù)為多少？N=I/hν例7-2波長(zhǎng)為200nm的光照射在鋁表面上，對(duì)鋁而言，N=547.5康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.散射光有:

0，>0；2.

=-0,，；3.與散射物質(zhì)以及入射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，只跟有關(guān)。，Is(