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[[File:光量子假说1.png|缩略图|光量子假说[https://gss0.baidu.com/-Po3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/9c16fdfaaf51f3decf0d8b669beef01f3a297970.jpg 原图链接][https://gss0.baidu.com/-Po3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/9c16fdfaaf51f3decf0d8b669beef01f3a297970.jpg 图片来源优酷网]]] 光量子假说,是由[[阿尔伯特·爱因斯坦]]提出的大胆假设。内容是:光和[[原子电子]]一样也具有[[粒子性]],把光具有这种粒子属性叫作光量子。同[[普朗克]]的[[能量子]]一样,每个光量子的能量也是E=hν,根据相对论的[[质能关系式]]<ref>[保罗·迪普勒;拉尔夫·卢埃林(Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph). 《现代物理(第四版)》(Modern Physics (4th ed.)). W.H.弗里曼出版社 (W. H. Freeman). 2002. ISBN 0-7167-4345-0.]</ref> ,每个光子的动量为p=E/c=h/λ。 '''中文名''':[[光量子]] '''假说提出者''':[[阿尔伯特·爱因斯坦]] '''提出时间''':20世纪初 '''所属领域''':物理学 '''主要理论''':p=E/c=h/λ ==原理简介== [[File:光量子假说2.jpg|缩略图|光量子假说[https://www.tanmizhi.com/img/allimg/05/20-1Z5151P449-51.jpg 原图链接][https://www.tanmizhi.com/img/allimg/05/20-1Z5151P449-51.jpg 图片来源优酷网]]] 普朗克的量子假说提出后的几年内,并未引起人们的兴趣,[[爱因斯坦]]却看到了它的重要性。他赞成[[能量子假说]],并从中得到了重要启示:在现有的物理理论中,物体是由一个一个原子组成的,是不连续的,而光([[电磁波]])却是连续的。 在[[原子]]的不连续性和光波的连续性之间有深刻的矛盾。为了解释光电效应, 1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说。 20世纪初,提出了光量子假说,解决了经典[[物理学]]无法解释的[[光电效应]]。 ===爱因斯坦=== [[列别捷夫]](П.Н.Лебедев l866—1911)的光压实验证实了光的[[动量]]和[[能量]]的关系式。 根据光量子假说,爱因斯坦顺利地推出[[普朗克公式]],并且还提出了一个[[光电效应公式]]。 光量子假说成功地解释了光电效应。当[[紫外线]]这一类的波长较短的光线照射金属表面时,金属中便有电子逸出,这种现象被称为光电效应。它是由[[赫兹]](H.R.Hertz l857—1894)和[[勒纳德]](P.Lenard l862—1947)发现的。光电效应的实验表明:微弱的紫光能从金属表面打出[[电子]],而很强的红光却不能打出电子,就是说光电效应的产生只取决于光的[[频率]]而与光的强度无关。这个现象用光的波动说是解释不了的。因为光的波动说认为光是一种波,它的能量是连续的,和光波的振幅即强度有关,而和光的频率即颜色无关,如果微弱的紫光能从金属表面打出电子来,则很强的红光应更能打出电子来,而事实却与此相反。利用光量子假说可以圆满地解释光电效应。按照光量子假说,光是由光量子组成的,光的能量是不连续的,每个光量子的能量要达到一定数值才能克服电子的[[逸出功]],从金属表面打出电子来。微弱的紫光虽然数目比较少,但是每个光量子的能量却足够大,所以能从金属表面打出电子来;很强的红光,光量子的数目虽然很多,但每个光量子的能量不够大,不足以克服电子的逸出动,所以不能打出电子来。 ===赫兹=== 以自己的实验证实了[[电磁波]]的存在,宣告光的波动说的全胜,判处了光的微粒说的死刑,可是又是他发现的光电效应导致了微粒说的复活。 从当时的观点看来光量子假说同光的干涉事实矛盾,许多物理学家不赞成光量子假说,就连普朗克也抱怨说“太过分了”。 1907年他在写给爱因斯坦的信中说:“我为作用基光量子(光量子)所寻找的不是它在真空中的意义,而是它在吸收和发射地方的意义,并且我认为,真空中的过程已由麦克斯韦方程作了精确的描述”。直到1913年他还拒绝光量子假说。 ==应用实例== ===美国物理学家米立肯=== (R.A.Millikan l868—1953)在电子和光电效应的研究方面做出了杰出的贡献。他曾花费十年时间去做光电效应实验。最初他不相信光量子理论,企图以实验来否定它,但实验的结果却同他最初的愿望相反。1915年他宣告,他的实验证实了爱因斯坦光电效应公式。他根据光量子理论给出了h值的测定,与普朗克辐射公式给出的h值符合得很好。1922—1923年间,康普敦(A.H.Compton l892—1962)研究了X射线经金属或[[石墨]]等物质散射后的光谱。根据古典电磁波理论,入射波长应与散射波长相等,而康普敦的实验却发现,除有波长不变的散射外,还有大于入射波长的散射存在,这种改变波长的散射称为[[康普敦效应]]。光的波动说无论如何也不能解释这种效应,而光量子假说却能成功地解释它。按照光量子理论,入射X射线是光子束,光子同散射体中的自由电子碰撞时,将把自己的一部分能量给了电子,由于散射后的光子能量减少了,从而使光子的频率减小,波长变大。因此,康普顿效应的发现,有力地证实了光量子假说。 ==爱因斯坦的光量子假说== 发展了普朗克所开创的[[量子理论]]。在普朗克的理论中,还是坚持电磁波在本质上是连续的,只是假定当它们与器壁振子发生能量交换时电磁能量才显示出[[量子性]]。爱因斯坦对旧理论不是采取改良的态度,而是要求弄清事物的本质彻底解决问题,他看出量子不是一个成功的数学公式,而是揭露光的本质的手段。他克服了普朗克量子假说的不彻底性,把量子性从辐射的机制引申到光的本身上,认为光本身也是不连续的,光不仅在吸收和发射时是量子化的,而且光的传播本身也是量子化的。爱因斯坦的光量子假说恢复了光的粒子性,使人们终于认清了光的波粒双重性格,而且在它的启发下,发现了德布罗意物质波,使人们认清了微观世界的[[波粒二象性]],为后来量子力学的建立奠定了基础。 ==视频== ==统一理论 光子和暗子物质== {{#iDisplay:e0184sg2elc | 560 | 390 | qq }} ==参考文献== {{Reflist}} [[Category:330 物理學總論]]
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