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Alevel物理波粒二象性解析(2)

本文出處:IB培訓(xùn) 發(fā)布時(shí)間:2020-07-29 14:41:05 字體大?。? A+ A-

 

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(méi)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(lái)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(kāi)始繼續(xù)深入探討光的粒子性。

沒(méi)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)!

QQ截圖20200624140234.jpg

?(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(méi)有關(guān)系,而溢出電子的多少只和射出光線(xiàn)的頻率有關(guān)系,最令人稱(chēng)奇的是,在光照的頻率沒(méi)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(chēng)之為普朗克常量,φ為逸出功

1905年,愛(ài)因斯坦發(fā)表關(guān)于光的轉(zhuǎn)化的啟發(fā)式觀(guān)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(guò)程中粒子是攜帶能量的,這些能量通過(guò)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(xiàn)的強(qiáng)度低,就意味著光子的數(shù)量少,而入射光線(xiàn)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(zhǎng)時(shí)間的光照,或者強(qiáng)度的增加而離開(kāi)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(guò)散射實(shí)驗(yàn),完全驗(yàn)證了愛(ài)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(lèi)似于粒子的碰撞,這在某種程度上說(shuō)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?zhuān)@也是我們?cè)贏level中對(duì)于光的波粒二象性的解釋。


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