普朗克能量子假设 第一节波粒二象性 能量子:B=hv=663×10-34Js 老量 说明: 这个能量子假设与经典理论有本质的区别; “”是区别量子与经典物理的一个明显标志经典量子 例:m=0.3kg、k=3N/m的弹黉振子,振幅为A=0.1m。由于摩擦系 统的能量逐渐耗散,能量减小是否是连续? 弹簧振子的振动频率:v=a= k=0.51 22 Vm 系统总能量:E=1k42=15×10-2J 相对能量间隔: 能量跳变:AE=h=3.3×1034 4E=2,2×10-3 E 宏观经典物理是量子物理的极限形式
12 能量子： = h 经典 能量 量子 说明： *这个能量子假设与经典理论有本质的区别； *“h” 是区别量子与经典物理的一个明显标志 例：m=0.3kg、k=3N/m的弹簧振子，振幅为A=0.1m。由于摩擦系 统的能量逐渐耗散，能量减小是否是连续？ 弹簧振子的振动频率： 0.5Hz 2 1 2 0 = = = m k 系统总能量： E kA J 2 2 1 5 10 2 1 − = = . 能量跳变： E=h J 34 3.3 10− = 相对能量间隔： 32 2.2 10− = E E h Js 34 6.63 10− = 普朗克能量子假设 第一节 波粒二象性 宏观经典物理是量子物理的极限形式
13 第一节波粒二象性 光电效应与光量子 光电效应 赫兹:1886-1897 1、光电效应的实验规律 勒纳德:1889 实验装置 实验结果 2 22 光强I2>/1) AK G:测量光电流 I随着U增加而增加直至某一饱 U:测量AK电压 和电流ll与光照强度成正比。 读截至电压U<0
13 二、 光电效应 1、光电效应的实验规律 赫兹：1886~1887 勒纳德：1889 U G A K 实验装置 G：测量光电流 U：测量AK电压 * I 随着UAK 增加而增加直至某一饱 和 电流 Is。 Is与光照强度成正比。 ** 截至电压Ua < 0. im1 im2 -Uc UAK Is2 Is1 Ua 实验结果 第一节 波粒二象性 光电效应与光量子
14 第一节波粒二象性 截止电压的大小反映光电子初动能的大小:s eUa= mVo 读光电子的初动能与入射光强度 无关,而与入射光的频率有关。 0300201 入射光强度相同但频率不同 截止电压与入射光频率成线性 mv=-leky-eUo) Uan Cs a 2.0 能量 av≥va= 1.0 0.0 4.06.08010.0v(101Hz) Ua=Kv-Uo 红限频率
14 U03U02 U01 3 2 1 U I IS 0 入射光强度相同但频率不同 ** 光电子的初动能与入射光强度 无关，而与入射光的频率有关。 截止电压的大小反映光电子初动能的大小： 2 0 2 1 eUa = mV −Ua = K −U0 截止电压与入射光频率成线性. ( ) 0 2 0 2 1 mV = − eK − eU −Ua −U0 0 红限频率 4.0 6.0 8.0 10.0 (1014Hz) 0.0 1.0 2.0 -Ua (V) Cs Na Ca 能量 K U0 0 = 第一节 波粒二象性
15 第一节波粒二象性 光电效应与光量子 2、经典理论解释光电效应的困难 光电子初动能依赖光频;经典 认为光强越大,饱和电流应该大,光 电子的初动能也该大。但实验上饱和 电流不仅与光强有关而且与频率有关, 光电子初动能取决于光频率。 红限频率;只要频率高于红限,既使光强很弱也有光电流 频率低于红限时,无论光强再大也没有光电流。而经典认为光 电效应只依赖光强,而不应与频率有关。 瞬时性。光电效应具有瞬时性,其响应速度很快~109秒 经典认为光能量分布在波面上,吸收能量要时间
15 *光电子初动能依赖光频； 经典 认为光强越大，饱和电流应该大，光 电子的初动能也该大。但实验上饱和 电流不仅与光强有关而且与频率有关， 光电子初动能取决于光频率。 2、经典理论解释光电效应的困难： * 红限频率； 只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流； 频率低于红限时，无论光强再大也没有光电流。 而经典认为光 电效应只依赖光强，而不应与频率有关。 * 瞬时性。光电效应具有瞬时性，其响应速度很快 ~10-9 秒。 经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间。 第一节 波粒二象性 光电效应与光量子 U G A K
16 第一节波粒二象性 3爱因斯坦的光子学说 1905年,爱因斯坦在能量子认为光不仅在与物质相互作用时 假说基础上提出光子理论:(发射和吸收),具有粒子性,而 且在传播过程中也有粒子性。 光由一群能量分立即量子化,且以光速运动的粒子(光 子)组成 一个频率为v的光子具有能量:=hv 由能量守恒可得出:光电效应中,一个电子逸出金属表面后的 最大动能: 2=hv V01 A 爱因斯坦光电方程 2 救得1921年诺贝尔物理学奖 A只与金属性质有关,与光的频率无关。A称为逸出功
16 mV = h − A 2 0 2 1 1905年，爱因斯坦在能量子 假说基础上提出光子理论： 认为光不仅在与物质相互作用时 （发射和吸收），具有粒子性，而 且在传播过程中也有粒子性。 一个频率为 的光子具有能量： = h 由能量守恒可得出：光电效应中，一个电子逸出金属表面后的 最大动能： A只与金属性质有关，与光的频率无关。 A 称为逸出功。 爱因斯坦光电方程 获得1921年诺贝尔物理学奖 光由一群能量分立即量子化，且以光速运动的粒子（光 子）组成。 第一节 波粒二象性 3 爱因斯坦的光子学说