16.5爱因斯坦的光量子理论.pdf

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1、1 (1)与与Ua有关的应该是光强不是频率有关的应该是光强不是频率 (2)只要光强足够，就应产生光电效只要光强足够，就应产生光电效 应应不应存在红限频率。不应存在红限频率。 (3) 产生光电效应需要时间积累能量，尤其光强较弱时。产生光电效应需要时间积累能量，尤其光强较弱时。 2.经典理论的困难经典理论的困难 (1) M iI (3) a U 0 (5) a UKU = Ua与与I无关无关(2) Ua与与I无关无关(2) 存在红限频率存在红限频率 反应时间反应时间瞬间瞬间 M m 2 1 2 经典理论：电磁波平均能流密度经典理论：电磁波平均能流密度 与振幅有关与振幅有关 00 1 2 SH E=

2、 = I 波越强波越强,给阴极板的能量越多给阴极板的能量越多, 光电子最大初动能越大光电子最大初动能越大 (4) M i 保持保持I 不变不变 保持保持 不变不变 a eU= = 与经典理论不符 实实 验验 结结 果果 2 A h P = = 2 c h m = = 3. 爱因斯坦的光量子理论爱因斯坦的光量子理论 光子光子 能量能量 质量质量 动量动量 h h 光电效应的光电效应的 红限频率红限频率 2 1 2 m Ah hE = = Pmc= =金属的逸出功金属的逸出功 爱因斯坦方程爱因斯坦方程 h = = 2 Emc= = 2 1 2 M m A 2 1 2 M m = = 0 h 2 1

3、 2 m + + M A 3 (1) M iI (3) a U 0 (5) a UKU = Ua与与I无关无关(2) 存在红限频率存在红限频率 反应时间反应时间瞬间瞬间 (4) M i 保持保持I 不变不变 保持保持 不变不变 (1) M iI (3) a U 0 (5) a UKU = Ua与与I无关无关(2) Ua与与I无关无关(2) 存在红限频率存在红限频率 反应时间反应时间瞬间瞬间 (4) M i 保持保持I 不变不变 保持保持 不变不变 aM eUm 2 1 2 = = 4. 光量子理论解释光电效应光量子理论解释光电效应 2 0 1 2 M mhh= 电子吸收光子在瞬间电子吸收光子在

4、瞬间. 电磁波理论：电磁波理论：I = c w 0a eUhh= 逸出的电子数逸出的电子数 光子数光子数N. 不变，不变，I N iM I I不变，不变， N iM 光量子理论：光量子理论：I = Nh ? 光电效应附加说明光电效应附加说明 (1) 实验曲线与理论曲线的差异实验曲线与理论曲线的差异 a U U 0 U 0 理论曲线理论曲线 阴极光电效应阴极光电效应 实验曲线实验曲线 理论曲线理论曲线 阳极光电效应阳极光电效应 2 1 2 M hmA=+=+ 0 h A2 (2) 关于一次只吸收一个光子关于一次只吸收一个光子 5 21 EEh =原子能级差原子能级差 h E2 E1 E2 E1 双光子吸收技术双光子吸收技术 虚能级虚能级 在虚能级的电子寿命很短在虚能级的电子寿命很短 15 10t 必须在必须在 t时间内连续吸收两个光子时间内连续吸收两个光子！ t 吸收概率吸收概率 2 PI 需要照射光强度足够需要照射光强度足够强激光可以实现。强激光可以实现。 非线性量子光学范畴。非线性量子光学范畴。 (2) 双光子技术双光子技术 照射光频率照射光频率