文科物理-第2章 永恒的經(jīng)典第5節(jié) 光的本性

1、第二章第二章 永恒的經(jīng)典永恒的經(jīng)典n一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述n二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象n三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)n四、波動(dòng)光學(xué)四、波動(dòng)光學(xué)n五、光的電磁理論五、光的電磁理論n六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性n七、德布羅意波七、德布羅意波第五節(jié)第五節(jié) 光的本性光的本性2一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述1.1. 運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性 所有物體都是由微觀的粒子組成的（如所有物體都是由微觀的粒子組成的（如原子、分子），而微觀的粒子都在做永不停息原子、分子），而微觀的粒子都在做永不停息的熱運(yùn)動(dòng)。世界上一切物質(zhì)都是處于永恒的運(yùn)的熱運(yùn)動(dòng)。世界上一切物質(zhì)都是處于永恒

2、的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中。動(dòng)狀態(tài)之中。 3一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述如圖如圖2.5.1 宏觀粒子在宏觀粒子在空間的位置及運(yùn)動(dòng)軌跡空間的位置及運(yùn)動(dòng)軌跡粒子具有一定的質(zhì)量粒子具有一定的質(zhì)量 ，用速度，用速度描述粒子運(yùn)動(dòng)的快慢和方向。粒描述粒子運(yùn)動(dòng)的快慢和方向。粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)具有動(dòng)能、動(dòng)量。如圖子運(yùn)動(dòng)時(shí)具有動(dòng)能、動(dòng)量。如圖2.5.12.5.1所示。粒子所示。粒子N N在空間的位置在空間的位置坐標(biāo)為坐標(biāo)為 ， 為粒子在空間的為粒子在空間的位置矢量。而后粒子沿曲線運(yùn)動(dòng)，位置矢量。而后粒子沿曲線運(yùn)動(dòng)，在在M M點(diǎn)時(shí)的速度為點(diǎn)時(shí)的速度為 ，具有動(dòng)，具有動(dòng)量量 ，動(dòng)能，動(dòng)能 ，其中：，其中：mv),(zyxrkE

3、prxiyjzk2.2.粒子運(yùn)動(dòng)的描述粒子運(yùn)動(dòng)的描述4一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述一、粒子運(yùn)動(dòng)的描述ddrtvpmv2k12Emv5二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象1 1、波動(dòng)的描述、波動(dòng)的描述波是由于物體圍繞各自平衡位置來(lái)回運(yùn)動(dòng)所形成的。波是由于物體圍繞各自平衡位置來(lái)回運(yùn)動(dòng)所形成的。如果將軟繩的一端固定，然后持續(xù)抖動(dòng)繩子的另一如果將軟繩的一端固定，然后持續(xù)抖動(dòng)繩子的另一端，我們將看到圖端，我們將看到圖2.5.42.5.4所示的現(xiàn)象。好像有某種所示的現(xiàn)象。好像有某種東西沿繩前進(jìn)，這種東西就是波。東西沿繩前進(jìn)，這種東西就是波。 波的傳播方向圖2.5.4 持續(xù)抖動(dòng)繩子的一端產(chǎn)生一個(gè)沿繩子傳播的連續(xù)波6對(duì)波的描述有其

4、特有的物理量，如波長(zhǎng)、頻率、振幅對(duì)波的描述有其特有的物理量，如波長(zhǎng)、頻率、振幅、波速等，如圖、波速等，如圖2.5.52.5.5所示。所示。 圖2.5.5 波長(zhǎng)、振幅、波速的意義波速v二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象7v一個(gè)連續(xù)而重復(fù)的波的波長(zhǎng)是沿著波從任一點(diǎn)到一個(gè)連續(xù)而重復(fù)的波的波長(zhǎng)是沿著波從任一點(diǎn)到下一個(gè)同相點(diǎn)的距離。波的頻率是介質(zhì)中任意個(gè)下一個(gè)同相點(diǎn)的距離。波的頻率是介質(zhì)中任意個(gè)體每秒鐘內(nèi)完成的振動(dòng)次數(shù)。波通常由某種振動(dòng)體每秒鐘內(nèi)完成的振動(dòng)次數(shù)。波通常由某種振動(dòng)的波源發(fā)出，這時(shí)波的頻率必定與波源的頻率相的波源發(fā)出，這時(shí)波的頻率必定與波源的頻率相同。也即波的頻率由波源振動(dòng)的頻率決定。波的同。也即波的

5、頻率由波源振動(dòng)的頻率決定。波的振幅是指它的最大高度或深度。波速是指波形在振幅是指它的最大高度或深度。波速是指波形在介質(zhì)中的傳播速度。一列波的波長(zhǎng)介質(zhì)中的傳播速度。一列波的波長(zhǎng) 、波速、波速 和和頻率頻率 之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：v二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象82.2.波特有的現(xiàn)象波特有的現(xiàn)象 二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象（1 1） 波的衍射波的衍射波繞過(guò)障礙物進(jìn)入其幾何陰影繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波繞過(guò)障礙物進(jìn)入其幾何陰影繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。叫做波的衍射。 9（2 2） 波的干涉波的干涉二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象兩列波相遇時(shí)表現(xiàn)出有的地方振動(dòng)加強(qiáng)，有的地兩列波相遇時(shí)表現(xiàn)出有的地方振動(dòng)加強(qiáng)，有的地方振動(dòng)

6、減弱的現(xiàn)象叫做波的干涉。方振動(dòng)減弱的現(xiàn)象叫做波的干涉。 空曠的操場(chǎng)上放置兩個(gè)空曠的操場(chǎng)上放置兩個(gè)同步播放的揚(yáng)聲器，當(dāng)同步播放的揚(yáng)聲器，當(dāng)我們移動(dòng)時(shí)可以聽(tīng)到忽我們移動(dòng)時(shí)可以聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音。強(qiáng)忽弱的聲音。 10如果在空曠的操場(chǎng)上放置兩個(gè)獨(dú)立播放的揚(yáng)聲器如果在空曠的操場(chǎng)上放置兩個(gè)獨(dú)立播放的揚(yáng)聲器，我們移動(dòng)時(shí)為什么很難聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音的，我們移動(dòng)時(shí)為什么很難聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音的? ? 二、波動(dòng)現(xiàn)象二、波動(dòng)現(xiàn)象波的相干條件：（波的相干條件：（1 1）頻率相同；）頻率相同； （2 2）振動(dòng)方向平行；）振動(dòng)方向平行； （3 3）相位相同或相位差恒定。）相位相同或相位差恒定。11三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)三

7、、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)粒子性和波動(dòng)性是物質(zhì)存在的兩種不同的表現(xiàn)形式。粒子性和波動(dòng)性是物質(zhì)存在的兩種不同的表現(xiàn)形式。光如果是粒子，就應(yīng)該具有粒子的屬性光如果是粒子，就應(yīng)該具有粒子的屬性!而光如果是波，那么也應(yīng)該具有波的屬性而光如果是波，那么也應(yīng)該具有波的屬性! !！ 光是粒子還是波呢？這是光的本性問(wèn)題。光是粒子還是波呢？這是光的本性問(wèn)題。 12三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)對(duì)關(guān)于光的本性問(wèn)題的研究，形成了兩種相互對(duì)立的理對(duì)關(guān)于光的本性問(wèn)題的研究，形成了兩種相互對(duì)立的理論論 ，即光的微粒說(shuō)和光的波動(dòng)說(shuō)。，即光的微粒說(shuō)和光的波動(dòng)說(shuō)。 1 1、以英國(guó)物理學(xué)家牛頓為代表的微粒說(shuō)認(rèn)為：、以英國(guó)

8、物理學(xué)家牛頓為代表的微粒說(shuō)認(rèn)為：光光是由微粒組成的粒子流，是發(fā)光體接連不斷地向是由微粒組成的粒子流，是發(fā)光體接連不斷地向周?chē)臻g射出的一群微小粒子流，并且它們走的周?chē)臻g射出的一群微小粒子流，并且它們走的是最快的直線運(yùn)動(dòng)路徑。是最快的直線運(yùn)動(dòng)路徑。 用光的微粒說(shuō)可解釋光的反射和折射現(xiàn)象，用光的微粒說(shuō)可解釋光的反射和折射現(xiàn)象， 但但無(wú)法解釋光的衍射現(xiàn)象。無(wú)法解釋光的衍射現(xiàn)象。13三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)2、以荷蘭物理學(xué)家惠更斯為代表的波動(dòng)說(shuō)認(rèn)為：、以荷蘭物理學(xué)家惠更斯為代表的波動(dòng)說(shuō)認(rèn)為：光是一種波；光波是一種靠物質(zhì)載體（以太）來(lái)光是一種波；光波是一種靠物質(zhì)載體（以太）來(lái)傳播的

9、縱波；波面上的各點(diǎn)本身就是引起媒質(zhì)振傳播的縱波；波面上的各點(diǎn)本身就是引起媒質(zhì)振動(dòng)的波源。動(dòng)的波源。 光的波動(dòng)理論也能解釋光的反射定律和折射定律光的波動(dòng)理論也能解釋光的反射定律和折射定律，同時(shí)也能較好的解釋光的衍射和雙折射現(xiàn)象。，同時(shí)也能較好的解釋光的衍射和雙折射現(xiàn)象。 但是，在用波動(dòng)理論解釋折射現(xiàn)象時(shí)，必須假定但是，在用波動(dòng)理論解釋折射現(xiàn)象時(shí)，必須假定光在水中的傳播速度小于光在空氣中的傳播速度光在水中的傳播速度小于光在空氣中的傳播速度，這與牛頓微粒說(shuō)的結(jié)論正好相反。，這與牛頓微粒說(shuō)的結(jié)論正好相反。 14三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)顯然，如果能測(cè)出光在介質(zhì)中傳播的速度，就可顯然，

10、如果能測(cè)出光在介質(zhì)中傳播的速度，就可以判斷波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)熟是熟非了，可惜當(dāng)時(shí)沒(méi)以判斷波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)熟是熟非了，可惜當(dāng)時(shí)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行判斷。有實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行判斷。圖2.5.8 光的反射ii 空氣ii反射光線入射光線反射面平面鏡反射光線入射光線i折射光線界面空氣)(1n)(2n水圖2.5.9 光的折射15波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)的爭(zhēng)論還在繼續(xù)，要說(shuō)服誰(shuí)都必波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)的爭(zhēng)論還在繼續(xù)，要說(shuō)服誰(shuí)都必須有可靠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。須有可靠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)三、光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)克里斯蒂安克里斯蒂安 惠更斯惠更斯 艾薩克艾薩克牛頓牛頓 16四、光的波動(dòng)特性四、光的波動(dòng)特性1 1、光的干涉（、光的干涉（光的楊

11、氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)光的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)) 17四、光的波動(dòng)特性四、光的波動(dòng)特性1 1、光的干涉（、光的干涉（光的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)光的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)) 1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯斯楊找到獲得相干光源的方楊找到獲得相干光源的方法：把從同一批原子發(fā)射出法：把從同一批原子發(fā)射出來(lái)（初位相相同）的光人為來(lái)（初位相相同）的光人為地分為兩列，讓它們經(jīng)過(guò)不地分為兩列，讓它們經(jīng)過(guò)不同的路徑后再在屏幕上相遇。同的路徑后再在屏幕上相遇。各原子的發(fā)光盡管隨機(jī)改變，各原子的發(fā)光盡管隨機(jī)改變，但任何初位相改變總是同時(shí)但任何初位相改變總是同時(shí)發(fā)生在兩列波中，在觀察點(diǎn)發(fā)生在兩列波中，在觀察點(diǎn)相位差只與路

12、徑有關(guān)。相位差只與路徑有關(guān)。18I I t t I I 疊加后疊加后 t t I I t t 由于它們的頻率相同，振動(dòng)方向相同，且具有固定的位相差由于它們的頻率相同，振動(dòng)方向相同，且具有固定的位相差 =0=0，因此，疊加后光強(qiáng)加強(qiáng)。，因此，疊加后光強(qiáng)加強(qiáng)。 四、光的波動(dòng)特性四、光的波動(dòng)特性19四、光的波動(dòng)特性四、光的波動(dòng)特性20四、光的波動(dòng)特性四、光的波動(dòng)特性白光的薄膜干涉圖樣白光的薄膜干涉圖樣212 2、光的衍射、光的衍射四、光的波動(dòng)特性四、光的波動(dòng)特性（1 1）圓孔衍射）圓孔衍射 PH*S22(2)(2)直邊衍射（刀刃衍射）直邊衍射（刀刃衍射） 23(2)(2)圓屏衍射（泊松亮斑）圓屏衍射

13、（泊松亮斑） 24泊松亮點(diǎn)泊松亮點(diǎn): :1818年年,巴黎科學(xué)院舉行巴黎科學(xué)院舉行了一次解釋衍射的有獎(jiǎng)競(jìng)賽了一次解釋衍射的有獎(jiǎng)競(jìng)賽, 評(píng)委中評(píng)委中許多著名科學(xué)家許多著名科學(xué)家,如畢奧如畢奧,拉普拉斯拉普拉斯,泊泊松等松等,都是光的微粒學(xué)說(shuō)的忠實(shí)擁護(hù)都是光的微粒學(xué)說(shuō)的忠實(shí)擁護(hù)者。年輕的工程師菲涅耳報(bào)告了者。年輕的工程師菲涅耳報(bào)告了“應(yīng)用子波疊加原理解釋衍射現(xiàn)象應(yīng)用子波疊加原理解釋衍射現(xiàn)象”的論文。會(huì)后，泊松仔細(xì)審閱了菲的論文。會(huì)后，泊松仔細(xì)審閱了菲涅耳的論文，導(dǎo)出了涅耳的論文，導(dǎo)出了“園屏衍射中園屏衍射中心會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)心會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)”這一看似離奇這一看似離奇的結(jié)論，使菲涅耳原理又面臨新的的結(jié)

14、論，使菲涅耳原理又面臨新的考驗(yàn)。不久，阿喇果在實(shí)驗(yàn)中果然考驗(yàn)。不久，阿喇果在實(shí)驗(yàn)中果然觀察到了這一驚人現(xiàn)象（又稱為阿觀察到了這一驚人現(xiàn)象（又稱為阿喇果亮斑）。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)光的波動(dòng)喇果亮斑）。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)提供了有力的支持。學(xué)說(shuō)提供了有力的支持。法國(guó)物理學(xué)家菲涅爾法國(guó)物理學(xué)家菲涅爾25五、光的電磁理論五、光的電磁理論麥克斯韋指出，電磁擾動(dòng)（電磁波）的傳播與光傳麥克斯韋指出，電磁擾動(dòng)（電磁波）的傳播與光傳播相似，光是按電磁規(guī)律傳播的電磁擾動(dòng)，光就是播相似，光是按電磁規(guī)律傳播的電磁擾動(dòng)，光就是一種電磁波。后來(lái)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存一種電磁波。后來(lái)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。光的電磁理

15、論成功地解釋了光波的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)在。光的電磁理論成功地解釋了光波的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，紅外線、紫外線、證明，紅外線、紫外線、X X射線、射線、射線都是電磁射線都是電磁波。波。 26 1.1.1 1 單色輻射出射度單色輻射出射度 單位時(shí)間內(nèi)從物體單位面積單位時(shí)間內(nèi)從物體單位面積發(fā)出的波長(zhǎng)在發(fā)出的波長(zhǎng)在 附近單位波長(zhǎng)區(qū)間的電磁波的能量附近單位波長(zhǎng)區(qū)間的電磁波的能量 . .單色輻射出射度單色輻射出射度 單位：?jiǎn)挝唬?(TM3W/m 定量研究熱輻射的有關(guān)物理量定量研究熱輻射的有關(guān)物理量 1.2 1.2 輻射出射度（輻出度）輻射出射度（輻出度）單位時(shí)間，單位面積上單位時(shí)間，單位面積上所輻射出的各種波長(zhǎng)的電磁波

16、的能量總和所輻射出的各種波長(zhǎng)的電磁波的能量總和. .0d)()(TMTM六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性1. 黑體輻射黑體輻射271.3 1.3 斯特藩斯特藩- -玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律40d)()(TTMTM428KmW10670. 5斯特藩斯特藩- -玻耳茲曼常數(shù)玻耳茲曼常數(shù)1.4 維恩位移定律維恩位移定律bT mKm10898. 23b常數(shù)常數(shù)峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)0 1000 20001.00.5 )mW10/()(314TMnm/可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)30003000K K60006000K Km黑體單色輻出度實(shí)驗(yàn)曲線黑體單色輻出度實(shí)驗(yàn)曲線28可可見(jiàn)見(jiàn)光光Hz10/1572( )/(10

17、W/(mHz)MT6000K3000K0.5 1.00.51.0黑體單色輻出度實(shí)驗(yàn)曲線黑體單色輻出度實(shí)驗(yàn)曲線cdd2cd)(d)(TMTMcTMTM2)()( 和和 關(guān)系關(guān)系)(TM)(TM2992( ) / (10W/(mHz)MT0 1 2 3 6Hz10/14123 45瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線2000KT *1.5 黑體輻射的瑞利黑體輻射的瑞利金斯公式金斯公式 經(jīng)典物理的困難經(jīng)典物理的困難kTcTM222)(瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式紫外災(zāi)難紫外災(zāi)難302 2 普朗克假設(shè)普朗克假設(shè) 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式（1900 1900 年）年）sJ

18、106260755. 634h普朗克常量普朗克常量 能量子能量子0h 普朗克假設(shè)：金屬空腔壁中電子的振動(dòng)可視為一普朗克假設(shè)：金屬空腔壁中電子的振動(dòng)可視為一維諧振子，它吸收或者發(fā)射電磁輻射能量是量子化的維諧振子，它吸收或者發(fā)射電磁輻射能量是量子化的（不連續(xù)）（不連續(xù)）. .h1h2h3h4h5h61ed2d)(/32kThchTM普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式), 3 , 2 , 1(nnh 帶電諧振子吸收或發(fā)射能量為帶電諧振子吸收或發(fā)射能量為 310 1 2 3 6Hz10/1492( ) / (10W/(mHz)MT瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式123 45k2000T普朗克公式的

19、理論曲線普朗克公式的理論曲線實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值*32 普朗克普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858 1947） 德國(guó)理論物理德國(guó)理論物理學(xué)家，量子論的奠基人學(xué)家，量子論的奠基人.1900年年12月月14日他宣讀了以關(guān)于正常光譜日他宣讀了以關(guān)于正常光譜中能量分布定律的理論為題的論中能量分布定律的理論為題的論文，提出能量量子化的假設(shè)，并導(dǎo)文，提出能量量子化的假設(shè)，并導(dǎo)出黑體輻射能量分布公式出黑體輻射能量分布公式. 勞厄稱勞厄稱這一天是這一天是 “量子論的誕生日量子論的誕生日”. 1905年年愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦在能量量子化的啟發(fā)下提出了在能量量子化的啟發(fā)下提出了光光量子量

20、子的假設(shè)的假設(shè), 并成功解釋了光電效應(yīng)并成功解釋了光電效應(yīng).333 3、光電效應(yīng)、光電效應(yīng)六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性金金屬屬板板18871887年赫茲在證實(shí)電磁波的存在年赫茲在證實(shí)電磁波的存在和光的麥克斯韋電磁理論的實(shí)驗(yàn)和光的麥克斯韋電磁理論的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首次發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)現(xiàn)象：過(guò)程中，首次發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光或紫外光照當(dāng)波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光或紫外光照射到某些金屬表面上時(shí)，金屬中射到某些金屬表面上時(shí)，金屬中的電子就會(huì)從光中吸取能量而從的電子就會(huì)從光中吸取能量而從金屬表面逸出。金屬表面逸出。34用光的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效應(yīng)遇到了很大的困難。用光的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效應(yīng)遇到了很

21、大的困難。 19051905年愛(ài)因斯坦提出了光量子的假說(shuō)，他認(rèn)為光是年愛(ài)因斯坦提出了光量子的假說(shuō)，他認(rèn)為光是由具有能量的大量光子組成，每個(gè)光子的能量只與由具有能量的大量光子組成，每個(gè)光子的能量只與光的頻率有關(guān)，即光的頻率有關(guān)，即 。當(dāng)然光子（微粒）已。當(dāng)然光子（微粒）已經(jīng)不是牛頓所描繪的粒子。光子仍然保持著它的頻經(jīng)不是牛頓所描繪的粒子。光子仍然保持著它的頻率或波長(zhǎng)的概念。率或波長(zhǎng)的概念。 六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性Eh35其中其中 是光量子能量，是光量子能量， 是使電子從金屬表面是使電子從金屬表面逸出所須提供給它的最小能量，逸出所須提供給它的最小能量， 是在頻率是在頻率為為 的光的照

22、射下逸出的光電子的動(dòng)能的最大的光的照射下逸出的光電子的動(dòng)能的最大值。值。 愛(ài)因斯坦的光量子理論，成功地解釋了光電效應(yīng)愛(ài)因斯坦的光量子理論，成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律，并導(dǎo)出了著名的的規(guī)律，并導(dǎo)出了著名的“愛(ài)因斯坦公式愛(ài)因斯坦公式”: :Amh221v212m v六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性hA364 4、康普頓效應(yīng)、康普頓效應(yīng)六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性1923年時(shí)任美國(guó)華盛頓大學(xué)校長(zhǎng)的年時(shí)任美國(guó)華盛頓大學(xué)校長(zhǎng)的物理學(xué)家康普頓從物理學(xué)家康普頓從X光的散射實(shí)驗(yàn)中光的散射實(shí)驗(yàn)中觀察到了康普頓效應(yīng)觀察到了康普頓效應(yīng)即即X射線的射線的波長(zhǎng)增大的現(xiàn)象?？灯疹D接受了愛(ài)波長(zhǎng)增大的現(xiàn)象?？灯疹D

23、接受了愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)，認(rèn)為因斯坦的觀點(diǎn)，認(rèn)為X射線的光子好射線的光子好比一個(gè)個(gè)小剛球，每一個(gè)不但有能比一個(gè)個(gè)小剛球，每一個(gè)不但有能量，而且具有動(dòng)量。光子和自由電量，而且具有動(dòng)量。光子和自由電子彈性碰撞時(shí)，能量守恒，動(dòng)量守子彈性碰撞時(shí)，能量守恒，動(dòng)量守恒。由此得到散射光波長(zhǎng)改變?yōu)楹恪Ｓ纱说玫缴⑸涔獠ㄩL(zhǎng)改變?yōu)椋?)cos1 (mch37康普頓的散射實(shí)驗(yàn)與愛(ài)因斯坦的光量子理論相吻康普頓的散射實(shí)驗(yàn)與愛(ài)因斯坦的光量子理論相吻合。更加有力地證實(shí)了光的粒子性。合。更加有力地證實(shí)了光的粒子性。 六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性康普頓康普頓 愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦 普朗克普朗克 385 5、光的波粒二象性、光的波

24、粒二象性1919世紀(jì)后半葉形成了以麥克斯韋、赫茲等人為世紀(jì)后半葉形成了以麥克斯韋、赫茲等人為代表的光的電磁理論說(shuō)，以愛(ài)因斯坦、普朗克代表的光的電磁理論說(shuō)，以愛(ài)因斯坦、普朗克等人為代表的光量子論說(shuō)，這兩大學(xué)派各自統(tǒng)等人為代表的光量子論說(shuō)，這兩大學(xué)派各自統(tǒng)治著自己的理論領(lǐng)域。光的波動(dòng)理論不能解釋治著自己的理論領(lǐng)域。光的波動(dòng)理論不能解釋光電效應(yīng)、熱輻射及光壓等光的粒子行為。而光電效應(yīng)、熱輻射及光壓等光的粒子行為。而光的量子觀點(diǎn)亦無(wú)法說(shuō)明光的干涉、衍射及偏光的量子觀點(diǎn)亦無(wú)法說(shuō)明光的干涉、衍射及偏振等光的波動(dòng)現(xiàn)象。關(guān)于光的本質(zhì)究竟是什么？振等光的波動(dòng)現(xiàn)象。關(guān)于光的本質(zhì)究竟是什么？?jī)纱髮W(xué)說(shuō)處在相互對(duì)立的矛

25、盾之中，誰(shuí)也無(wú)法兩大學(xué)說(shuō)處在相互對(duì)立的矛盾之中，誰(shuí)也無(wú)法將它統(tǒng)一起來(lái)。將它統(tǒng)一起來(lái)。39六、光的波粒二象性六、光的波粒二象性19161916年，愛(ài)因斯坦進(jìn)一步提出光子不僅具有能年，愛(ài)因斯坦進(jìn)一步提出光子不僅具有能量量 ，而且像實(shí)物粒子一樣還具有動(dòng)，而且像實(shí)物粒子一樣還具有動(dòng)量量 , ,將標(biāo)志波動(dòng)性的頻率和波長(zhǎng)通過(guò)普朗將標(biāo)志波動(dòng)性的頻率和波長(zhǎng)通過(guò)普朗克常量與標(biāo)志粒子性的能量和動(dòng)量聯(lián)系起來(lái)了?？顺Ａ颗c標(biāo)志粒子性的能量和動(dòng)量聯(lián)系起來(lái)了。他指出：光在傳播過(guò)程中突出地表現(xiàn)了波動(dòng)性的他指出：光在傳播過(guò)程中突出地表現(xiàn)了波動(dòng)性的一面，而在與物質(zhì)相互作用而轉(zhuǎn)移能量時(shí)則更多一面，而在與物質(zhì)相互作用而轉(zhuǎn)移能量時(shí)則更多地顯示出它粒子性質(zhì)，兩者不會(huì)同時(shí)顯示出來(lái)。地顯