第八章量子光学4、5.ppt

*§8-4光电效应一、光电效应及其实验光电效应——金属表面在光的作用下发射电子的现象。光电子——实验装置：光电流——由光电子的运动形成的电流。光作用在金属表面而发射的电子称光电子。实验现象：频率、强度一定的光照射，极间电压V、光电流I间的关系，称伏—安特性曲线。最大电流称饱和光电流。n——单位时间内从阴极逸出的光电子数。遏止电压——光电流为零时的反向电压Vg。光电子的最大动能：VVgIm二、实验规律VVgIm1、饱和光电流2、遏止电压Im的大小与光强成正比。Vg与入射光强度无关，而与光的频率成线性关系。K普适常数u0与材料(阴极)有关的常数。Vg/V3、光电效应有极限频率。4、光电流的产生是瞬时的。三、光电效应与波动理论的矛盾按波动理论：1、电子的动能只应与光的强度有关，不应与光的频率有关。2、不应该存在“红限”。3、光电子发射需要有一个能量积累过程。§8-5爱因斯坦的光量子假设一、光量子假设1、光在发射和吸收过程中，表现出一粒粒的以光速运动的粒子流，粒子称光粒子、光量子、光子。2、每一个光子的能量为，h普朗克常数，v光频。3、光发射和吸收的能量是hv的整数倍。二、爱因斯坦方程m电子质量，v电子速度，W阴极材料的逸出功。三、光量子理论对光电效应规律的解释1.饱和光电流与光强成正比。饱和光电流∝单位时间从金属表面内击出的光电子数∝单位时间到达金属表面的光子数目,∝入射光强。2.遏止电压(电子初动能)与光频成线性关系。爱因斯坦方程：（）3.对一种金属存在一个“红限”频率。光电子从阴极表面逸出，动能必须大于零。铯6521钾5500钠5400钨2700银2610逸出功：1.94eV2.25eV2.28eV4.54eV4.75eV4.光电效应的瞬时性。金属中的电子能够一次全部吸收入射的光子，光电效应的产生无需能量积累的时间。四、密立根的实验验证阴极K和阳极A都是由金属制成，但材料不同，逸出功不同，存在电势差：分别是阳、阴极的逸出功当在两极上外加遏止电压Vg后，回路中的总电压：光电流为零条件，总电压和电子电量的乘积正好等于电子的最大初动能：由爱因斯坦方程得遏止电压与频率成线性关系。曲线在Vg轴上的截距是阳极的逸出功。五、光子的质量和动量1.能量频率为ν的光，每个光子的能量为：2.质量狭义相对论中的质能关系：运动质量与静止质量之间的关系为：*