第章 量子物理基礎(chǔ)光電效應(yīng)

第15章

量子物理基礎(chǔ)量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的歷史.其間，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀30年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.量子力學(xué)宏觀領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)現(xiàn)代物理的理論基礎(chǔ)量子力學(xué)相對論量子力學(xué)微觀世界的理論起源于對波粒二相性的認識一黑體黑體輻射

（1）熱輻射

實驗證明不同溫度下物體能發(fā)出不同的電磁波，這種能量按頻率的分布隨溫度而不同的電磁輻射叫做熱輻射.

（2）單色輻射出射度

單位時間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的頻率在附近單位頻率區(qū)間（或波長在附近單位波長區(qū)間）的電磁波的能量.單色輻射出射度單位：單色輻射出射度單位：（3）輻射出射度（輻出度）單位時間，單位面積上所輻射出的各種頻率（或各種波長）的電磁波的能量總和.024681012鎢絲和太陽的單色輻出度曲線21210468太陽可見光區(qū)

鎢絲（5800K）

太陽（5800K）鎢絲實驗表明輻射能力越強的物體，其吸收能力也越強.（4）黑體能完全吸收照射到它上面的各種頻率的電磁輻射的物體稱為黑體.（黑體是理想模型）0123612345瑞利-金斯公式實驗曲線****************三黑體輻射的瑞利—金斯公式經(jīng)典物理的困難瑞利-金斯公式紫外災(zāi)難四普朗克假設(shè)普朗克黑體輻射公式（1900年）普朗克常量能量子為單元來吸收或發(fā)射能量.普朗克認為：金屬空腔壁中電子的振動可視為一維諧振子，它吸收或者發(fā)射電磁輻射能量時，不是過去經(jīng)典物理認為的那樣可以連續(xù)的吸收或發(fā)射能量，而是以與振子的頻率成正比的普朗克黑體輻射公式空腔壁上的帶電諧振子吸收或發(fā)射能量應(yīng)為01236瑞利-金斯公式12345普朗克公式的理論曲線實驗值****************15睛.1怕.2繪光電腫效應(yīng)打愛獲因斯團坦光無子假妹設(shè)VG--向--述-飽再和電蹄流--撕--燈-遏掃制電學(xué)壓飽和糕電流掀--譯--膚-當(dāng)計加速野電壓間再怎揚么增躺大電蛋流也更不會柳變化繭時的光堆電流沃值，碼它是遙單位蟻時間寒逸出宏的光凝電子扎數(shù)遏制莫電壓秒--孤--冶--震反向浸電壓羞達到舟某個華值的闊時候棉光電墻流恰造好減為鉤零，曬此時醋即便慈是動貨能最物大的友電子求也到怨不了界A極（1麥）飽和映光電蔽流強凍度與擁入射送光強蔑度成倒正比頓說明子：單位忍時間撫內(nèi)從東金屬掃表面鑒逸出搭的光容電子廊數(shù)目燥與入拼射光攀強成柄正比U0312UIIS0當(dāng)光迅的頻玩率不脹變，慢改變摔入射悶光強宇度得詞到：光電嚇效應(yīng)蛋實驗此規(guī)律贈說明研了什賤么？（2尼）U0遏止男電壓縣與光仇強的補無關(guān)既：貝光電怕子的糧最大聯(lián)動能濤與光歉強無麗關(guān)。U03U02U01312UIIS0既：牢遏止田電壓吐的大芒小反剩映光電獎子初諒動能女的大變小由前勝面分程析知孟：遏止電壓職與入共射光豎頻率街有線把性關(guān)院系實驗桶證明慨：K對山所有采材料碼都是啊一個忍常數(shù)美，而Ua對不則同金葛屬有癢不同蔽值,（3媽）挨光電子子的犯初動儉能與入射喊光強斜度無鹽關(guān)，召而與螞入射第光的頻然率成特正比澇。（4比）產(chǎn)生他光電室效應(yīng)籌的金魔屬具拴有一齡定的毛紅限早頻率縫。由可知，只有當(dāng)從金屬表面逸出的電子才具有初動能，即產(chǎn)生光電效應(yīng)。紅限趟頻率可見秧紅限婆頻率睬與材詠料有關(guān)金屬紅限頻率4.5455.508.06511.53銫鈉鋅銥鉑19.29（5貿(mào)）游光電竊效應(yīng)害具有斃瞬時銹性，課或說查響應(yīng)欠速度欠很快從，1病0-9秒。只要，則在光照射金屬表面后，幾乎立即就有光電子逸出，與光的強度無關(guān)。實驗熔規(guī)律惠意味跟著逸脹出的劣電子辛數(shù)由貼光的鞠強度灘決定秀而電改子的最大秧動能陳卻與殃頻率府有關(guān)龜。經(jīng)典沫物理指又遇叛到了手麻煩光的頻率小于某個值（紅限頻率）時，沒有光電子逸出。提示原：最久大動崖能與反頻率蛋成正遍比由理論分析知：有實驗規(guī)律知：光強愧越大縣，飽喉和電銹流應(yīng)則該大醬，光電從子的史初長動能快也該致大，鏈即初件動能爭正比塔于光纖強。有無廢光電宜效產(chǎn)些生應(yīng)瞞該與宅光強展有關(guān)鏟，與飽頻率櫻無關(guān)呆。光能覽量分簽布在劍波面晝上，丹吸收佳能量惑要鋪時間哀，即跪需能約量的泉積累催過程編。經(jīng)典印理論桃的困門難光強皺越大家，飽枝和電宏流是扛越大臟，但光電海子初途動能暑只與糠頻率疲有關(guān)彎，而與仍光強管無關(guān)悟。經(jīng)典步認為實驗膏結(jié)果朝：能否截產(chǎn)生嗎光電強效應(yīng)隆由光就的頻踢率決定誰，若桌小于會材料宮的紅竊限頻笨率，就無造光電降效應(yīng)查產(chǎn)生具有捧瞬時均性，汽或說時響應(yīng)書速度很快丑，1旬0-9秒。要么串不產(chǎn)叛生，丸要么狂立即鴉發(fā)生愛因槽斯坦陽光電乓效應(yīng)甲方程既：A為逸杏出功3、渡愛因棋斯坦高光量胞子假呆說解蠻釋光畜電效銹應(yīng)（4）逸出功產(chǎn)生光電效應(yīng)條件（紅限頻率）幾種金屬的逸出功金屬鈉鋁鋅銅銀鉑2.284.084.314.704.736.35（5）光子射至金屬表面，一個光子攜帶的能量將一次性被一個電子吸收，若，電子立即逸出，無需時間積累（瞬時性）.（6）的測定愛因斯坦方程遏止電勢差和入射光頻率的關(guān)系兩式這比較實驗充得：三、封光性的波恨粒二邪象性描述光的粒子性描述光的波動性光子

相對論能量和動量關(guān)系（2）粒子性：（光電效應(yīng)等）（1漏）波動朝性：光的啦干涉隆和衍奶射例1波長為450nm的單色光射到純鈉的表面上.求（1）這種光的光子能量和動量；（2）光電子逸出鈉表面時的動能；（3）若光子的能量為2.40eV，其波長為多少？解（1）（2）（3）

例2設(shè)有一半徑為的薄圓片，它距光源1.0m.此光源的功率為1W，發(fā)射波長為589nm的單色光.假定光源向各個方向發(fā)射的能量是相同的，試計算在單位時間內(nèi)落在薄圓片上的光子數(shù).解每秒婦射到僑S面拐