Alevel物理波粒二象性解析（2）

 

持續(xù)了近500年的光的波動(dòng)性就這樣影響了幾代人，而對(duì)于波的粒子性，人們并沒有停止探索，在經(jīng)典電磁學(xué)的理論基礎(chǔ)下，人們很難再找到出口來解釋光的粒子性，直到20世紀(jì)初期，高頻單色光射入金屬表面，電子從表面逸出，人們才開始繼續(xù)深入探討光的粒子性。

沒錯(cuò)，這就在Alevel物理第二年部分我們要學(xué)到的光電效應(yīng)！

?（Photoelectric effect）

 

在研究光電效應(yīng)的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)有一系列很奇怪的現(xiàn)象：

 

電子從金屬表面逸出，和光照強(qiáng)度并沒有關(guān)系，而溢出電子的多少只和射出光線的頻率有關(guān)系，最令人稱奇的是，在光照的頻率沒有達(dá)到一定的閥值的時(shí)候是不會(huì)有電子逸出的。

 

所以人們根據(jù)這個(gè)關(guān)系得到了光電效應(yīng)的表達(dá)式：K=hf-φ

 

其中h稱之為普朗克常量，φ為逸出功

 

1905年，愛因斯坦發(fā)表關(guān)于光的轉(zhuǎn)化的啟發(fā)式觀點(diǎn)的論文，對(duì)于這里實(shí)驗(yàn)，他進(jìn)一步提出，光的傳遞可以像粒子一樣流動(dòng)，并且在這個(gè)過程中粒子是攜帶能量的，這些能量通過撞擊電子，將能量傳遞給電子，從而解釋了光電效應(yīng)，他認(rèn)為：

 

入射光線的強(qiáng)度低，就意味著光子的數(shù)量少，而入射光線的頻率決定了每一個(gè)光子的能量，所以這就可以解釋為什么逸出功取決于頻率，因?yàn)楣獾膹?qiáng)度決定了光子碰撞金屬的數(shù)量，卻不能決定每個(gè)光子的能量；同時(shí)光子碰撞電子是瞬時(shí)的，在電子獲得了足夠的能量的時(shí)候就可以逃離金屬，但是如果光子能量不夠，電子不會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間的光照，或者強(qiáng)度的增加而離開金屬表面，因?yàn)槟芰總鬟f是一瞬間的，所以這個(gè)理論完美的解釋了光的粒子論。

 

這個(gè)偉大的假設(shè)，在1921年，由康普頓通過散射實(shí)驗(yàn)，完全驗(yàn)證了愛因斯坦的假設(shè)，他發(fā)現(xiàn)在光子和電子在進(jìn)行碰撞的時(shí)候類似于粒子的碰撞，這在某種程度上說明光確實(shí)既具有粒子的特性，同時(shí)還具有波的特性。

至此，關(guān)于光的粒子特性就全部解釋完了，加之之前介紹的光的波動(dòng)性，我們完成了對(duì)于波粒二象性的全部解釋，這也是我們在Alevel中對(duì)于光的波粒二象性的解釋。