2022-06-20 03:24:59

光的粒子性 免费编辑 添加义项名

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照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应,这种电子称为光电子。光子像其他粒子一样具有能量。光电效应证实了光的粒子性。

基本信息

折叠 编辑本段 发展历程

19世纪初开始,托马斯·杨、菲涅耳、马吕斯分别观察到了光的干涉衍射偏振现象,60年代和80年代,赫兹研究了电磁波,并证明光也是一种电磁波,后来麦克斯韦提出了电磁理论,完善了光的波动说,但赫兹在研究电磁波的实验中,偶然发现了一个现象:当接收电路的间隙受到光照射时,间隙更容易产生电火花,这是最早发现的光电效应,引起了很多物理学家的关注。法国物理学家P·勒纳德、英国物理学家J·J·汤姆孙等人进行了实验研究,证实了这个现象,即照在金属表面的光会使金属中的电子逸出。研究时发现了如下一些现象:存在饱和电流截止频率和遏制电压。但光的波动说只能部分解释光电效应,甚至有些从波动说推导出来的结论与实验结果相矛盾。于是需要新的理论来解释光电效应的实验规律,人们开始注意光的粒子性。

折叠 编辑本段 相关解释

爱因斯坦光电效应方程

20世纪初,德国物理学家马克斯·普朗克提出了能量子的概念,但很少人接受它,但年轻的爱因斯坦注意到了能量子的意义,提出光在吸收和发射时能量是一份一份的,光本身也是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子叫做光子。爱因斯坦就此提出了一个关系式:Ek=hν-W0,即爱因斯坦光电效应方程。(其中h为普朗克常量,ν为光的频率,W0为逸出功,就是电子脱离金属吸引需要做的功)它很好地解释了许多结论,为光的粒子说奠定了基础。

密立根的实验

爱因斯坦提出光电效应方程及光电效应的解释时,实验测量不精确,这种观点也与以往的观点有很大差别,所以并没有立刻得到承认。1907年起,美国物理学家密立根开始实验测量光电效应中几个重要的物理量,他测出了金属的遏止电压与光的频率,根据光电效应方程算出普朗克常量h,并与根据黑体辐射得出的普朗克常量进行比较。实验结果是:两者只有0.5%的误差。成为了光电效应方程的第一次实验验证。

康普顿效应

h= 6.626 ×10^-34 J·s

1918-1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,不但有波长等于原波长的射线,而且还有波长大于原波长λ0的部分,这个效应被称为康普顿效应。而在解释这个效应时,经典的波动理论又遇到了困难,于是康普顿用光子的模型成功地解释了这种现象,他认为光子不但具有能量,还具有动量,光子的动量p=h/λ。这又进一步支持了光的粒子说

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