当前位置：网站首页>爱因斯坦的光子理论

爱因斯坦的光子理论

2022-08-09 14:52:00 【Chandler_river】

光电效应的实验规律
- 饱和电流
- 遏止电压差
- 遏止频率（红限）
  - 几种金属的遏止频率和逸出功
- 弛豫时间
  - 无论光多么微弱，弛豫时间不超过 $10^{-9}s$
光的波动说的缺陷
- 每种金属都存在遏止频率
- 光电效应不存在时间积累的问题
爱因斯坦的光子理论
- 爱因斯坦光电效应方程
光的波粒二象性
- 由相对论质能关系式
  - $m_\phi = \frac{\varepsilon }{c^2}=\frac{h\nu }{c^2}$
- 而光子的静质量等于零，光子的动量为
  - $p=m_{\phi}c=\frac{h\nu }{c}=\frac{h}{\lambda}$
康普顿效应
- 一束X射线投射到石墨上，经石墨散射后，发现波长长于原波长的射线
- 吴有训实验结果
  - 散射角越大，波长的偏移越大，原波长谱线强度越小，新波长的谱线长度越大
  - 同一散射角下，对于所有散射物质，波长的偏移都相同
- 光子理论的解释
  - 经典电磁理论
    - 当电磁波通过物体时，将引起物体中带电粒子做受迫振动，从入射波吸收能量，而每个振动着的带电粒子将向四周辐射电磁波。从波动观点来看，带电粒子受迫振动的频率等于入射光的频率。
  - X射线的散射是光子与原子芯（内层）电子和外层电子碰撞的结果。X射线光子（10~1000 kev）与芯电子碰撞时，因为芯电子与原子核束缚较紧（kev），散射过程其实是光子与整个原子间的碰撞，原子核质量很大，光子几乎不失去能量，所以保持原波长不变。X射线光子与原子外层电子碰撞时，由于外层电子与原子核束缚较弱（10~100 ev），可以看作自由电子。可以看成入射光子与自由电子的弹性碰撞。
  - 康普顿波长
    - $\Delta \lambda = 2\lambda_c sin^2\frac{\phi }{2}$
    - 康普顿波长 $\lambda _c=\frac{h}{m_0c}=2.426\times 10^{-12}m$