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1.1.3 光电效应在线视频

1.1.3 光电效应

下一节:1.1.4 康普顿效应

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1.1.3 光电效应课程教案、知识点、字幕

对于光量子的认识

此后 还有了进一步的发展

这是通过对于光电效应的

分析得到的

这里是

光电效应装置的示意图

这是一个真空腔

被接在电路当中

这里有一个可以透光的窗口

它的阴极

是由一定的金属做成的

当我们加了电压

然而没有光照的时候

这里边并不会通过电流

一但有光照在阴极上

这里边就会出现电流

这个电流叫做光电流

而这个现象

就叫做光电效应

人们对于光电效应的规律

进行了很多实验的研究

总结出光电效应的

一系列特征

第一个特征

是存在着一个临界频率

那就是

当我们改变

光束的频率的时候

如果光的频率过低

就不会产生任何光电流

只有光的频率

达到一个最低值以上的时候

光电流才会产生

这个频率就是临界频率

第二

这里之所以会产生光电流

是因为有光电子

从阴极当中发射出来

这些光电子还有一定的动能

我们也可以测量

这些光电子的动能

结果也发现这个动能

与光的频率

与最低频率之差有关

但是和光的强度没有关系

第三个特征

如果我们逐渐地减少

光的强度

我们发觉

看不到任何可观察的

延迟现象

在当时的实验条件之下

可以说

光照与光电流的产生

是同时发生的

这些现象

从经典电动力学的角度

很难解释

按照经典电动力学

电子之所以能够

从阴极中跑出来

是因为

它在光照的情况下

吸收了光给它的能量

当这个能量可以克服

电子从阴极中跑出来的

逸出功的时候

光电流就产生了

逸出功也称之为功函数

这样的一个过程

不会和光的频率有关

而且 如果光非常微弱的话

电子积累一定的能量

就需要时间 就可能出现延迟

这些都是和光电效应的实验

不符合的

为了解释这些实验现象

爱因斯坦在1905年

提出了一个非常简单的公式

那就是Ke = hν -W0

这里的Ke

就是光电子的动能

hν就是光量子

W0就是电子从金属中逸出

所需要的能量

就是逸出功

这是一个很简单的

能量守恒关系

这就告诉我们

如果光的频率过低

使得hν没有达到W0

那么光电子就不会产生

而一旦光电子产生之后

它所获得的动能

就是光量子的能量

与逸出功之间的差

爱因斯坦的这个公式

不但很好的解释了

光电效应的实验

而且告诉我们

电磁场的能量子

也就是hν可以和

单个的电子相互作用

它们二者

可以发生直接的能量交换

从这个角度看来

这个能量子

也可以看成是一种粒子

这个粒子就称为光子

光子作为一种粒子

除去有能量而外

还应该有动量

我们已经知道

光子的能量是hν

那么

它的动量怎么决定呢

光子以光速运动

所以

静止质量等于零

这样的话

爱因斯坦的质能关系

就变成了E=pc

p就是动量

而按照普朗克假说

E=hν

所以说 p=hν/c

也就是h/λλ

是光的波长

量子力学(上)课程列表:

序言

-引言

--引言

第一章 量子力学的历史渊源

-1.1 普朗克的光量子假说

--1.1.1 黑体辐射的能谱

--1.1.2 普朗克假说

--1.1.3 光电效应

--1.1.4 康普顿效应

-1.2 玻尔的原子结构模型

--1.2.1 氢原子光谱和弗兰克-赫兹实验

--1.2.2 玻尔模型

--1.2.3 索末菲量子化条件

-1.3 德布罗意的物质波假说

--1.3.1 德布罗意假说

--1.3.2 微观粒子波动性的实验

-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业

第二章 波函数与薛定谔方程

-2.1波函数

--2.1.1 波粒二象性的意义

--2.1.2 波函数的统计诠释

--2.1.3 波函数的归一化

--2.1.4 态叠加原理

--2.1.5 动量分布几率

--2.1.6 不确定关系

--2.1.7 力学量的平均值和力学量的算符表示

--2.1.8波函数应满足的要求

-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业

-2.2 薛定谔方程

--2.2.1 薛定谔方程的引入

--2.2.2 几率守恒定律

--*2.2.3量子力学的初值问题 自由粒子的传播子

--2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程

--2.2.5 非定态 薛定谔方程的一般解

--2.2.6 一般系统的薛定谔方程

--2.2.7 量子力学的表象

--2.2.8 量子力学中的测量 波包坍缩

-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业

第三章 一维势场中的粒子

-3.1一维运动问题的一般分析

--3.1.1 一维定态薛定谔方程的解的一般特征

--3.1.2 关于一维定态薛定谔方程的解的基本定理

--3.1.3 一维定态的分类 束缚态和非束缚态

--3.1.4一维束缚态的一般性质

-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业

-3.2 方势阱

--3.2.1 一维无限深势阱

--3.2.2 对称有限深方势阱

-3.3 δ函数势阱

--3.3.1 函数的定义和主要性质

--3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态

--3.3.3 δ函数势阱与方势阱的关系

-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业

-3.4 线性谐振子

--3.4.1 方程的无量纲化和化简

--3.4.2 厄密多项式

--3.4.3 线性谐振子的能级和波函数

-3.5 一维散射问题

--3.5.1 一维散射问题的一般描述方法

--3.5.2 方势垒的量子隧穿

--3.5.3 方势阱的共振透射

-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业

-*3.6 δ势的穿透

--3.6.1 δ势垒的穿透

--3.6.2 δ势阱的穿透

-*3.7 周期性势场中的能带结构

--*3.7.1 有限平移不变性,弗洛盖-布洛赫定理

--*3.7.2克勒尼希-彭尼模型,能带的形成

--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业

第四章 力学量用算符表示

-4.1 算符及其运算

--4.1.1 基本的和导出的力学量算符

--4.1.2 线性算符

--4.1.3 算符的运算和厄密算符

--4.1.4算符的对易关系

-第四章 力学量用算符表示--第8周作业

-4.2 厄密算符的主要性质

--4.2.1 算符的本证方程

--4.2.2 厄密算符的本征值

--4.2.3 本征函数系的正交性

--4.2.4 简并情形 共同本征函数

--4.2.5 力学量的完备集

--4.2.6 一般力学量的测量几率

--4.2.7 不确定关系的准确形式

-第四章 力学量用算符表示--第9周作业

-4.3 动量本征函数的归一化

--4.3.1 动量本征函数在无穷空间中的归一化

--*4.3.2 动量本征函数的箱归一化

-4.4 角动量算符的本征值和本征态

--4.4.1角动量算符的球坐标表示

--4.4.2 角动量算符z的本征值和本征函数

--4.4.3 角动量平方算符的本征值和本征函数

--4.4.4 球谐函数的基本性质

-第四章 力学量用算符表示--第10周作业

第五章 量子力学中的对称性与守恒量

-5.1 量子力学中的守恒量

--5.1.1 力学量的平均值随时间的演化

--5.1.2 量子力学里的守恒量 好量子数

--*5.1.3 能级简并与守恒量

--*5.1.4 维里定理

-5.2 对称性与守恒量

--5.2.1体系的对称变换 幺正变换

--5.2.2 空间平移不变性与动量守恒

--5.2.3 空间旋转不变性与角动量守恒

--5.2.4 离散对称性及离散守恒量

-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业

-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性

--5.3.1多粒子体系的描写

--5.3.2 全同粒子的不可区别性

--5.3.3波函数的变换对称性和粒子的统计性质

--5.3.4交换对称或反对称波函数的构成 泡利不相容原理

--5.3.5 自由电子气 费米面

-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画

--*5.4.1 薛定谔方程初值问题的形式解

--*5.4.2 薛定谔图画

--*5.4.3 海森堡图画

-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业

第六章 中心力场

-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质

--6.1.1中心力场中薛定谔方程的约化

--6.1.2约化径向方程与一维薛定谔方程的比较

--*6.1.3 二体问题的分解 相对运动

-*6.2 球无限深势阱

--*6.2.1球坐标系中的自由粒子波函数

--*6.2.2球无限深势阱中能级的确定

-第六章 中心力场--第13周作业

-6.3 三维各向同性谐振子

--6.3.1 三维各向同性谐振子在直角坐标系中的解

--6.3.2球坐标系中的解 缔合拉盖尔多项式

-6.4 氢原子和类氢离子

--6.4.1 径向方程的化简及其解

--6.4.2 氢原子和类氢原子的能级和波函数

--6.4.3 氢原子的轨道磁矩 g因子

--6.4.4 碱金属原子的能级

--*6.4.5 电子偶素 电子偶素湮灭的EPR佯谬

第七章 带电粒子在电磁场中的运动

-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程

--7.1.1 带电粒子在电磁场中的经典哈密顿量 正则动量

--7.1.2 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程 规范条件

--7.1.3 经典的和量子的规范不变性

-*7.2 朗道能级

--7.2.1 带电粒子在均匀磁场中的经典运动

--7.2.2 带电粒子在均匀磁场中的量子运动 朗道能级

--*7.2.3 朗道能级的简并度

-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应

--*7.3.1 费曼的路径振幅

--*7.3.2 无线长螺线管的矢量势

--*7.3.3 阿哈罗诺夫-博姆效应和不可积相因子

1.1.3 光电效应笔记与讨论

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