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二十一节 光量子假说
作者:陈少毅 来源:本站原创 点击:122次 评论:0

   

   作者简介:陈少毅,汉族。1962年5月4日出生,大学本科学历,中教高级职称,高级中学教师,现已退休。

一、光量子假说介绍

光量子假说,是由爱因斯坦提出的大胆假设。内容是:光和原子电子一样也具有粒子性,光就是以光速C运动着的粒子流,把这种粒子叫光量子。同普朗克的能量子一样,每个光量子的能量也是E=hν,根据相对论的质能关系式,每个光子的动量为p=E/c=h/λ。

普朗克的量子假说提出后的几年内,并未引起人们的兴趣,爱因斯坦却看到了它的重要性。他赞成能量子假说,并从中得到了重要启示:在现有的物理理论中,物体是由一个一个原子组成的,是不连续的,而光(电磁波)却是连续的。

在原子的不连续性和光波的连续性之间有深刻的矛盾。为了解释光电效应,1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说。

20世纪初,提出了光量子假说,解决了经典物理学无法解释的光电效应。

光量子假说成功地解释了光电效应。当紫外线这一类的波长较短的光线照射金属表面时,金属中便有电子逸出,这种现象被称为光电效应。它是由赫兹(H.R.Hertz l857-1894)和勒纳德(P.Lenard l862-1947)发现的。光电效应的实验表明:微弱的紫光能从金属表面打出电子,而很强的红光却不能打出电子,就是说光电效应的产生只取决于光的频率而与光的强度无关。这个现象用光的波动说是解释不了的。因为光的波动说认为光是一种波,它的能量是连续的,和光波的振幅即强度有关,而和光的频率即颜色无关,如果微弱的紫光能从金属表面打出电子来,则很强的红光应更能打出电子来,而事实却与此相反。利用光量子假说可以圆满地解释光电效应。按照光量子假说,光是由光量子组成的,光的能量是不连续的,每个光量子的能量要达到一定数值才能克服电子的逸出功,从金属表面打出电子来。微弱的紫光虽然数目比较少,但是每个光量子的能量却足够大,所以能从金属表面打出电子来;很强的红光,光量子的数目虽然很多,但每个光量子的能量不够大,不足以克服电子的逸出动,所以不能打出电子来。

以自己的实验证实了电磁波的存在,宣告光的波动说的全胜,判处了光的微粒说的死刑,可是又是他发现的光电效应导致了微粒说的复活。

从当时的观点看来光量子假说同光的干涉事实矛盾,许多物理学家不赞成光量子假说,就连普朗克也抱怨说"太过分了",1907年他在写给爱因斯坦的信中说:"我为作用基光量子(光量子)所寻找的不是它在真空中的意义,而是它在吸收和发射地方的意义,并且我认为,真空中的过程已由麦克斯韦方程作了精确的描述"。直到1913年他还拒绝光量子假说。

二、疑点:

光量子假说E=hν=h/λ,紫外线的紫光子的频率比红光的频率大,紫光子所含的能量足够电子的逸出功,所以当紫光子打到电子时电子就被打出了,如果是这样,那么如果用x光子(x射线的 频率比紫光大)打到金属板上是不是就更容易打出电子呢?如果用γ光子(γ射线的 频率比x射线还大)打到金属板上是不是就更容易打出电子呢?可实际不是这样吗?


更新:2020/10/16 4:24:00 编辑:fengyefy
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