第章 量子物理基础光电效应

第15章

量子物理基础量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，就建立了一套完整的量子力学理论.量子力学宏观领域经典力学现代物理的理论基础量子力学相对论量子力学微观世界的理论起源于对波粒二相性的认识一黑体黑体辐射

（1）热辐射

实验证明不同温度下物体能发出不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同的电磁辐射叫做热辐射.

（2）单色辐射出射度

单位时间内从物体单位表面积发出的频率在附近单位频率区间（或波长在附近单位波长区间）的电磁波的能量.单色辐射出射度单位：单色辐射出射度单位：（3）辐射出射度（辐出度）单位时间，单位面积上所辐射出的各种频率（或各种波长）的电磁波的能量总和.024681012钨丝和太阳的单色辐出度曲线21210468太阳可见光区

钨丝（5800K）

太阳（5800K）钨丝实验表明辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强.（4）黑体能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体.（黑体是理想模型）0123612345瑞利-金斯公式实验曲线****************三黑体辐射的瑞利—金斯公式经典物理的困难瑞利-金斯公式紫外灾难四普朗克假设普朗克黑体辐射公式（1900年）普朗克常量能量子为单元来吸收或发射能量.普朗克认为：金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子，它吸收或者发射电磁辐射能量时，不是过去经典物理认为的那样可以连续的吸收或发射能量，而是以与振子的频率成正比的普朗克黑体辐射公式空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为01236瑞利-金斯公式12345普朗克公式的理论曲线实验值****************15睛.1怕.2绘光电肿效应打爱获因斯团坦光无子假妹设VG--向--述-饱再和电蹄流--撕--灯-遏扫制电学压饱和糕电流掀--译--肤-当计加速野电压间再怎扬么增躺大电蛋流也更不会柳变化茧时的光堆电流沃值，码它是遥单位蚁时间寒逸出宏的光凝电子扎数遏制莫电压秒--孤--冶--震反向浸电压羞达到舟某个华值的阔时候棉光电墙流恰造好减为钩零，晒此时醋即便慈是动货能最物大的友电子求也到怨不了界A极（1麦）饱和映光电蔽流强冻度与拥入射送光强蔑度成倒正比顿说明子：单位忍时间抚内从东金属扫表面鉴逸出搭的光容电子廊数目燥与入拼射光攀强成柄正比U0312UIIS0当光迅的频玩率不胀变，慢改变摔入射闷光强宇度得词到：光电吓效应蛋实验此规律赠说明研了什贱么？（2尼）U0遏止男电压县与光仇强的补无关既：贝光电怕子的粮最大联动能涛与光歉强无丽关。U03U02U01312UIIS0既：牢遏止田电压吐的大芒小反剩映光电奖子初谅动能女的大变小由前胜面分程析知孟：遏止电压职与入共射光竖频率街有线把性关院系实验桶证明慨：K对山所有采材料码都是啊一个忍常数美，而Ua对不则同金葛属有痒不同蔽值,（3妈）挨光电子子的犯初动俭能与入射喊光强斜度无盐关，召而与蚂入射第光的频然率成特正比涝。（4比）产生他光电室效应筹的金魔属具拴有一龄定的毛红限早频率缝。由可知，只有当从金属表面逸出的电子才具有初动能，即产生光电效应。红限趟频率可见秧红限婆频率睬与材咏料有关金属红限频率4.5455.508.06511.53铯钠锌铱铂19.29（5贸）游光电窃效应害具有毙瞬时锈性，课或说查响应欠速度欠很快从，1病0-9秒。只要，则在光照射金属表面后，几乎立即就有光电子逸出，与光的强度无关。实验熔规律惠意味跟着逸胀出的劣电子辛数由贴光的鞠强度滩决定秀而电改子的最大秧动能陈却与殃频率府有关龟。经典沫物理指又遇叛到了手麻烦光的频率小于某个值（红限频率）时，没有光电子逸出。提示原：最久大动崖能与反频率蛋成正遍比由理论分析知：有实验规律知：光强愧越大县，饱喉和电锈流应则该大酱，光电从子的史初长动能快也该致大，链即初件动能争正比塔于光纤强。有无废光电宜效产些生应瞒该与宅光强展有关铲，与饱频率樱无关呆。光能览量分签布在剑波面昼上，丹吸收佳能量惑要铺时间哀，即跪需能约量的泉积累催过程编。经典印理论桃的困门难光强皱越大家，饱枝和电宏流是扛越大脏，但光电海子初途动能暑只与糠频率疲有关弯，而与仍光强管无关悟。经典步认为实验膏结果朝：能否截产生吗光电强效应隆由光就的频踢率决定谁，若桌小于会材料宫的红窃限频笨率，就无造光电降效应查产生具有捧瞬时均性，汽或说时响应书速度很快丑，1旬0-9秒。要么串不产叛生，丸要么狂立即鸦发生爱因槽斯坦阳光电乓效应甲方程既：A为逸杏出功3、渡爱因棋斯坦高光量胞子假呆说解蛮释光畜电效锈应（4）逸出功产生光电效应条件（红限频率）几种金属的逸出功金属钠铝锌铜银铂2.284.084.314.704.736.35（5）光子射至金属表面，一个光子携带的能量将一次性被一个电子吸收，若，电子立即逸出，无需时间积累（瞬时性）.（6）的测定爱因斯坦方程遏止电势差和入射光频率的关系两式这比较实验充得：三、封光性的波恨粒二邪象性描述光的粒子性描述光的波动性光子

相对论能量和动量关系（2）粒子性：（光电效应等）（1漏）波动朝性：光的啦干涉隆和衍奶射例1波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上.求（1）这种光的光子能量和动量；（2）光电子逸出钠表面时的动能；（3）若光子的能量为2.40eV，其波长为多少？解（1）（2）（3）

例2设有一半径为的薄圆片，它距光源1.0m.此光源的功率为1W，发射波长为589nm的单色光.假定光源向各个方向发射的能量是相同的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数.解每秒妇射到侨S面拐