量子光学-2幻灯片.ppt

* 一.热辐射 复习上讲内容 *总辐出度E（T ） *单色辐出度e(T， ? ) *单色吸收系数 *单色反射系数 *绝对黑体 中心问题是“绝对黑体的单色辐出度” 实验定律: （1）斯特藩---玻尔兹曼定律 （2）维恩位移定律 *普朗克的能量子假设 **普朗克公式 实验基本规律 饱和光电流与光强成正比。在饱和状态下，单位时间由阴极发出的光电子数与光强成正比。 光束射到金属表面使电子从金属中脱出的现象称为光电效应。 光强较强 光强较弱 频率 相同 饱和光电流 饱和光电流 U = - U i = 0 a 时 光 即光电子恰被遏止，不能到达阳极。光电子最大初动能等于 反向电场力的功 轴截距 称为截止频率或红限， ，入射光频率小于截止频率时无论光 强多大都不能产生光电效应。每种金属有自己的截止频率。 时无论光强多弱，光照与电子逸出几乎同时发生。 遏止电势差的大小与入射光的频率成线性关系，与光强无关。 与材料 与材料 无关的普适常量 有关的常量 即 光电子最大初动能随入射光频率增大而线性增大，与光强无关。 光量子理论 光子能、质、动量式 光电效应方程 光子论的成功解释 频率 一定，光强 越大则单位时间打在金属表面的光子数就越多，产生光电效应时单位时间被激发而逸出的光电子数也就越多，故饱和电流 与光强 成正比。 每一个电子所得到的能量只与单个光子的能量 有关，即只与光的频率 成正比，故光电子的初动能与入射光的频率 成线性关系，与光强 无关。 一个电子同时吸收两个或两个以上光子的概率几乎为零，因此，若金属中电子吸收光子的能量 即入射光频率 时，电子不能逸出，不产生光电效应。 光子与电子发生作用时，光子一次性将能量 交给电子，不需要持续的时间积累，故光电效应瞬时即可产生。 爱因斯坦因此而获得了1921年诺贝尔物理学奖 E H 逸出功 与材料有关 截止频率 美国物理学家密立根用了十年时间从实验上验证了爱因 斯坦光电效应方程式。 爱因斯坦方程 4.39 6.0 1.0 0 0.65 2.20 a b c ?(1014Hz) Va 1926年 普朗克的能量子 爱因斯坦光量子 统一命名为光子 康普顿效应进一步证实了爱因斯坦光子假设是正确的。 光电效应例题 用波长l=0.35mm的紫外光照射金属钾做光电效应实验，求 （1）紫外光子的能量、质量和动量； （2）逸出光电子的最大初速度和相应的遏止电势差。 (2)由爱因斯坦方程 查表, 钾的逸出功 A = 2.25 eV, 6.76×10 (m · s ) 5 - 1 代入后解得 由截止电势差概念 及爱因斯坦方程解得 1.3 (V ) (1)由爱因斯坦光子理论 光子能量 光子质量 光子动量 5.68×10 (J ) - 19 6.31×10 (Kg) - 36 1.89×10 (Kg · m · s ) - 27 - 1 例 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 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 光电效应在近代技术中的应用 光控继电器、自动控制、 自动计数、自动报警等. 光电倍增管 放大器 接控件机构 光 光控继电器示意图 第二节 15 - 3 l l l l l l l l l X 射 线 其光子能量比可见光光子能量大上万倍