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爱因斯坦的光电效应是什么?人类在探寻光的本质上未间断!

2017-04-01  YspBweGtb

我们生下来看到的世界都是光明的,光或许因为是司空见惯的,所以让许多人都忽略了它的存在。但关于光的本质是什么?是最近几百年来人类一直追寻的问题,直到现在,并未间断过。从幼稚到成熟,人类对光的认识可以算的上是一部大戏剧!

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最开始有个 名叫伽森狄的法国数学家,他认为光就是由大量的微粒构成的,光的本质就是微小的粒子实体,只不过它们的运动速度貌似挺快的。然后牛顿认可并发展了光的微粒学说,尽管在这期间也有胡克的光的波动学说,但是波动说不成气候,因为牛顿在当时的科学界几乎是神一样的存在着,牛顿的学说就是权威的,与牛顿相违背的大都被认为是“民科”!

光的微粒说

以牛顿为首 所代表的的光的微粒说统治科学界近两百年!直到十九世纪,光的微粒说的权威地位才有所动摇。1800年, 托马斯杨 用实验证明了光的干涉现象是存在的,这也就直接证实了光是一种波,因为干涉现象仅是波才具有的特征。 到此时 人们不确定光的本质 到底是 波还是粒子? 大家都迷糊了,也不知道到底信谁的,一直就这样纠结着!

光的波动

赫兹是研究电磁波的,他用实验验证了麦克斯韦预言的电磁波。 之后,赫兹做实验时有了意外的发现。当他用光照射金属硒的表面时,发现了其导电时的电阻变小,之后的大量实验告诉他一个事实:但光照射到某些金属表面时,会有某种物质从金属表面溢出。之后人们知道了这种溢出来的物质是负电荷,随后电子的发现,又让人们知道 这种负电荷就是电子。

所以这时候人们已经知道了,当有光照射在某些金属表面时,金属表面的电子吸收了光的能量,电子进而变得躁动起来,如果吸收的能量足够大,电子会脱离原子核的束缚,进而溢出到金属表面形成电流。我们把这种电子叫做光电子,把这种现象叫做“光电效应”。

光电效应

但是此时的人们只能知道有这种现象,却不知道为什么会这样?按当时的经典理论是没有办法来解释这种现象的。恰好,那时候普朗克提出了量子化的概念,爱因斯坦就立马运用了量子化的概念去解释光电效应,认为光是由光子(光量子)组成的,光子的静止质量为0 ,光子有运动质量,光子从一诞生就是以光速前进着,光子一个一个的打到金属表面的电子上,电子吸收光子的能量,如果吸收的能量大于原子核的束缚能,那么电子就脱离原子核的束缚,逃出到金属的表面。

大家要注意到,爱因斯坦认为光是由光子构成,和之前牛顿的微粒说不同的是,光子并不是牛顿他们认为的实心球 ,它是量子化的,这是一种新的粒子说(光量子假说)。但光电效应不仅证明光具有粒子性,也具有波动性,因为光还具有频率!

直到现在人们公认的事实:光是一种电磁波,它具有波粒二象性,它有运动质量,速度为299792458m/s!

光的波粒二象性

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