量子光學(xué)基礎(chǔ)ppt課件(編輯修改稿)
2025-01-31 21:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 面。使金屬內(nèi)部一個(gè)自由電子逸出金屬表面所需要的最小能量叫做這種金屬的 逸出功 。 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 單個(gè)孤立原子 + 大量原子組成晶體后 外層電子能級(jí) 內(nèi)層電子能級(jí) + + + + + 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) ① 按照經(jīng)典電磁波理論 ， 光的強(qiáng)度越大 ， 光波電矢量 E的幅度越大 ， 作用在金屬內(nèi)電子的強(qiáng)迫力越大 ， 光電子獲得的能量也越大 ， 逸出金屬后的初動(dòng)能也越大 ， 但 實(shí)驗(yàn)事實(shí)是光電子最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān) ， 與入射光的頻率有關(guān) 。 ② 按照經(jīng)典電磁波理論 ， 光波是連續(xù)傳播的 ， 金屬中的電子將連續(xù)不斷地從入射波中吸收能量 ， 只要入射光波有足夠的強(qiáng)度 ， 就能夠提供電子足夠的能量 ， 也就是說(shuō) ， 光的波動(dòng)理論不能解釋 “ 紅限頻率 ” 的存在 。 ③ 按照經(jīng)典電磁波理論 ， 金屬中的電子從入射波吸收能量需要積累到一定量值才能逸出金屬表面 。 入射光愈弱 ， 能量積累的時(shí)間愈長(zhǎng) 。 然而 實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有觀察到可察覺的時(shí)間延遲 。 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是：無(wú)論入射光如何微弱，只要頻率大于紅限頻率，光電子幾乎立刻就發(fā)射出來(lái)。 估算：設(shè)陰極由金屬鉀 K（逸出功 eV）制成 .m i n ,88107:,107)(3412319232102光電子逸出十分鐘之后才會(huì)有也就是說(shuō)要等光照射幾的時(shí)間約為則要獲得的能量所需要量若電子能全部吸收此能原子上的功率光源輻射到??????????????WPK ??單色點(diǎn)光源P=1W mrK ???原子3m 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 1905年愛因斯坦提出：在某些條件下，光的能量好象集中成一團(tuán)，即所謂的 光子 。當(dāng)光子射向金屬表面時(shí)，入射光子與金屬中的電子碰撞，電子吸收一個(gè)光子的能量 hν ， 一部分用來(lái)克服金屬對(duì)它的束縛，即消耗在逸出功 W上，另一部分轉(zhuǎn)化為電子離開金屬表面后的初動(dòng)能。 Whmv m ?? ?221愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) ???? ????為紅限波長(zhǎng)稱為截止頻率稱時(shí)，＝當(dāng)ma xmi nma xmi n0 ???? Whchvm哈哈，我贏了 Whmv m ?? ?221愛因斯坦光電效應(yīng)方程第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 愛因斯坦光子理論可以成功地解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律： ① 可以解釋飽和光電流與入射光強(qiáng)成正比 （ 光強(qiáng)大 ， 光子數(shù)多 ， 釋放的光電子也多 ， 所以光電流也大 ） ； ② 可以解釋光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系 （ 從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系 ） ； ③ 可以解釋 “ 紅限頻率 ” 的存在 （ 從光電效應(yīng)方程中 ， 當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí) ， 可得到紅限頻率 ） ； ④ 可以解釋光電效應(yīng)的瞬時(shí)性問(wèn)題 （ 電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出 ， 所以無(wú)須時(shí)間的累積） 。 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 金屬 逸出功 W （電子伏特） 極限波長(zhǎng) ?max （微米） 鉀 K 鈉 Na 鋰 Li 鈣 Ca 鎂 Mg 鉻 Cr 鎢 W 銅 Cu 銀 Ag 金 Au 若干金屬的逸出功 W、和 ?max 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 愛因斯坦光子理論 ① 一束光就是一粒一粒以光速 C運(yùn)動(dòng)的粒子流 ， 這種光粒子稱為 光量子 ， 簡(jiǎn)稱為 光子 ； ② 單個(gè)光子攜帶的能量為 ε=hν； ③ 光強(qiáng)為 I 的光束 ， I=Nh?， N為光子數(shù) 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 利用光電效應(yīng)中光電流與入射光強(qiáng)成正比的特性，可以制造光電轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。這些光電轉(zhuǎn)換器如光電管等，廣泛應(yīng)用于光功率測(cè)量、光信號(hào)記錄、電影、電視和自動(dòng)控制等諸多方面。 第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 【 例題 】 已知一單色光照射在鈉表面上，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能是 eV，而鈉的紅限波長(zhǎng)是 540 nm，那么入射光的波長(zhǎng)是 ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ nm。 nmhchcEWhchWhcWhEkmkm35510540983483419000????????????????????????????????????第 23章 量 子 光 學(xué) 基 礎(chǔ) 【 例題 】 已知一單色光照射在鈉表面上，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能是 eV，而鈉的紅限波長(zhǎng)是 540 nm，那么入射光的波長(zhǎng)是 ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ nm。 nmhchcE km 3555400
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