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文档简介

光传播的三个基本定律 经典力学1865年麦克斯韦建立了电磁场理论使人们对光的波动性的认识建立在坚实的物理基础之上 1 4光子与电磁场谱 光电效应 光照射在金属表面产生电子的现象称为光电效应 光电效应实验装置 两级之间加以偏置电压 提供了一个制遏电势 光电效应实验装置通过测量遏制电势而得到由光作用产生的电子的动能 1 4光子与电磁场谱 根据电磁场理论 如果增加光强 金属中的电子受到更大的电场力作用 应观测到更大的遏制电压 实验结果是 增加光强只是增加了电路中的电流 而遏制电势没有变化 遏制电势与入射光的频率成线性减小关系 1905年爱因斯坦提出了光的能量量子概念 后来定义为光子 1 4光子与电磁场谱 爱因斯坦的光子基本物理图像是光具有的能量是量子化的 每一个光子的能量E为 上式表明光是量子化的 光束由光子组成 每一个光子的能量不能再细分 由于光子的能量是确定的 故溢出电子的初始动能是确定的 爱因斯坦因为其光量子理论对光电效应的完美解释而获得1921年诺贝尔物理学奖 1 4光子与电磁场谱 根据狭义相对论理论 光子没有静止质量 但具有非零动量 光子的动量p与能量E满足如下关系 由E hf有 因为光的能流方向为光的传播方向 亦是光子运动方向 故光子的动量方向也是光的传播方向 因此将光子动量写为矢量形式 1 4光子与电磁场谱 光压 光束被物体反射或吸收时 其光子束的动量将传给物体而产生的光辐射压力 光强为光束 光子通量为 当该光束被物体反射时 产生光压为 被物体完全吸收时光压为 1 4光子与电磁场谱 1 4光子与电磁场谱 1 4光子与电磁场谱 本节习题 1 人眼敏感的波长范围大约从 红光 到 蓝光 计算这两个波长所对应的频率 以及这两个波长的红光和蓝光所对应的光子能量 2 设一单色电磁波其光束的功率为2 0mW 求当该电磁辐射波长为红外光波长 10um 时的光子通量 3 设一单色电磁波其光束的功率为3mW 求当该电磁辐射波长为伽马射线波长 0 1nm 时的光压值是多少 1 4光子与电磁场谱 习题答案 1 解 由公式可知红光600nm和蓝光400nm所对应的频率分别为 然后由光子能量公式可知红光和蓝光对应的光子能量分别为 2 解 根据光子通量公式 可知当光辐射功率为2mW时 其光子通量为 1 4光子与电磁场谱 习题答案 3
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