光子到底是什么?李永乐老师讲光电效应实验

作者: admin 分类: 科学 发布时间: 2021-09-18 20:18

        很多科学家认为,人类已经掌握了光的本性,那就是一种电磁波。但是到了20世纪呢,还没有发现了一些新的现象,这些新的现象无法用波动说去解释。于是呢人们又提出了波粒二象性的学说。那么今天呢我们就来讲一讲波粒二象性是怎么提出来的。我们首先要说一个实验叫做光电效应。

        实验。这光电效应实验是谁最早发现的呢是赫兹,就是当麦克斯韦提出了。麦克斯韦方程组,并且预言电磁波存在之后,麦克斯韦去世了。啊,那么赫兹呢用实验证实电磁波是存在的。不仅如此,赫兹还发现了另外一个现象呢,就是光电效应。所谓光电效应是这样的啊,假如有一个金属板啊,这是一个金属板,这个金属板呢啊我们用光去照射他,我们用光去照射金属版。结果呢就会发现金属板上金属板上面有电子对吧,电子呢会被光给撞出来啊,垫子会飞出来。

        这样子这就是光电效应实验。为什么说光电效应实验不能够用波动时候去解释呢?是因为人们从这些实验中啊发现了一些特殊的现象。比如说光有一些参数啊,比如说光有两个参数。一个参数叫光强。一个参数啊,光强爱一个参数叫频率。频率F啊pdf垫子呢有一个参数叫动能啊,电子的动能动能就是因为运动而具有的能量叫1K1K啊。

        人们就不停的去改变光强,改变频率,然后来测量说这个电子从金属板上飞出来,就是动能有什么样的差别啊,就反复的做这个实验。然后呢就发现了一些现象。我们来说一下这光电效应实验现象。首先第一个现象是什么呢?就是人们改变光的频率,结果发现呢光的频率F啊频率F越大。哎,用频率更高的光去照射金属板,结果呢金属板啊他发出来这个电子这个电子的动能1K就越大。啊,什么样的光频率大呢?比如说紫光他就比红光频率大,紫外线mb紫光频率大,你用紫外线照,哎,他发射电子动能就大,就这么个意思。那么改变强度会怎么样呢?人们发现呢好像改变强度并不能影响。这个电子的动能。

        而且啊如果光的频率不够,光的频率F如果不够低于某一个值的话,无论。强度多大?无论这个光强啊,他有多大,不论强度爱多大都会怎么样呢,都不发生光电效应这事儿就很神奇了。都不发生啊光电效应。咱们一会儿再说一说他为什么就神奇啊,这是第二个特点,如果频率不够,就不发生,不管光强是有多大。第三个特点呢就是如果发生光电效应的话,这个反应时间很短。

        所谓反应时间呢,意思就是说你从光照到金属板上,到这个垫子开始往外跑,这个时间非常短。大概有多短呢?十的负9次方秒啊,非常短,几乎是光一照到技术版,立刻就能够往外发射电子。啊,当然前提是你的频率要足够,对吧?那么这个现象用传统理论就无法解释有很多矛盾的地方啊,我们来看一看这个经典的电磁学理论。经典的电磁说,我们认为光是一种电磁波。啊,他有什么样的问题?是吧第一个问题啊,就是光的能量到底是由谁决定的。经典电磁说认为光的能量是由光强决定的。

        有。光强决定啊什么是光墙呢?我们知道啊光是一种电磁波啊,我们画一个图。这是啊往前的一个横轴。然后呢纵轴是啊光影面的电场强度,他应该是一个波动的形式,对吧?那么我们知道呢这。个播最高峰,这个就叫振幅一零啊,这个就叫振幅振幅。而所谓的光强或者说光的强度,它是怎么样呢?光强爱。

        他是正比于电磁波振幅的平方光越强啊,我们可以简单理解成是月亮啊,这个光就越亮。那我们传统理论认为呢,光的能量是由光强决定的,光月亮能量就越大。能量越大,按说呢撞出电子电子飞出来的动能就应该越大。但是实验的结果不是这样,实验的结果是这个壮族的电子的动能啊,他跟这个光的强度没有关系,他是跟频率有关系的,对吧?这是第一个有矛盾的地方啊,光能量而光强决定与频率无关,与频率无关。那我们来看这一条就已经和前两个现象发生了矛盾,对吧?第二个矛盾的地方呢就在于啊他认为这个能量是可以积累的。能量是可以积累的。也就是说呀,假如有一束光,他频率比较低,照射到板子上,结果呢不能发生光电效应。

        没有关系,你多照一会儿这个电子能量积累,一会儿他就能飞出来。但是事实上是,如果光的频率不够的话,不管你光强有多少,不管你照射多长时间,他都不能发生光电效应。而如果你平均够的话,他不需要积累,他一下子就发出来了,对吧?所以呢这两条就都和什么刚才我们的实验现象发生了矛盾。那么这个矛盾又该如何解释呢?有很多科学家啊就开始把以前的理论修修补补啊。但这个时候呢,有一个人横空出世了,完全提出了一套新的理论去解释光电效应。也同时呢开头的一门新的物理学。这是谁呀?就是爱因斯坦。

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