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来源:http://www.23blogs.com 编辑:w66利来国际老牌 时间:2019/04/10

  追根究底:光电效应的认知与立异

  咱们今日在这里是回想爱因斯坦1905年和1915年的狭义相对论和广义相对论。简直一同在这两个时段,即1905年和1917年,爱因斯坦又宣布了两篇也是十分重要的作业,使得人类对光的知道进步到了一个新的高度。我想今日给咱们介绍一下这件作业。

  物理学有几个大的极限。物理学的一个极限是十分大标准的,像国际这样的东西。物理学的别的一个极限是国际傍边最基本的粒子这样小的东西。物理学还有一个极限就是把许多东西放在一同所展示出来特别的作用,这就是团体的效应,超导就是这么一个现象。

  物理学还有一个极限是光。咱们知道光的速度十分快,光速是速度的上限。人类对光的认知有十分长远的前史,光是人类知道国际的最重要的手法之一。从远古至今,简直在一切的文明中咱们都在猜测光。古希腊关于光的实质有过许多许多的猜测。可是光作为一门科学,对光的实质的知道,是大约四五百年曾经牛顿在 Gassendi (伽桑狄,法国数学家,1592~1655)的基础上开展的。他以为光是一种粒子,有折射,有反射,这就是咱们咱们在中学或者是大学物理里边能够学到的所谓牛顿光学或者是几许光学。

  可是过了一个世纪今后,Thomas Young 做了一个十分重要的试验,推翻了牛顿的光粒子论。这个试验是怎样做的呢?Thomas Young 先让一束光经过一个缝,然后在缝隙的板后边再加了一个双缝。假如说光是一个粒子的话,直接打过去就不一定能够经过双缝。可是假如光是光波的话就能够绕过去,并且经过两个缝绕过去今后,会构成一个干与条纹。下图是 Thomas 和他做的试验的示意图及成果,能够看到一条一条的条纹。这个试验毫无疑问地树立了光是波的这么一个试验成果。

  又过了五十年,电磁学树立。在 Faraday 试验的基础上 Maxwell 树立了麦氏方程。咱们知道,在麦氏方程树立今后,从最基本的电磁学的数据傍边,咱们能够得到电磁波的速度,成果发现和测算出来的光速是相同的。由此人们榜首次感觉到了光是电磁波的一种。亚洲城app

  今日咱们知道电磁波有十分广的使用。从播送,从咱们微信的微波,一直到X光都是电磁波的不同波段。可见光是其间十分少的一段。由于这几个试验和麦氏理论的树立,基本上咱们就以为光作为电磁波是毫无贰言的。

  可是到了1902年,Phillip Lenard 在赫兹试验基础上做了这么一个十分重要的试验。他在真空管里边打入光今后,这光就会在资料外表再打出电子,即所谓的光电子,然后用一个十分简略的电路来测出光电子的能量。他惊讶地发现光电子的能量和光的强度是毫无关系的,并且跟它的频率有关。这个试验成果是没有办法用光的光波性质来解说的,但那个时分咱们不知道物质有波粒二相性,所以这是物理学里边一个十分大的问题!这就是光电效应。

  1905年,也就是同一年,爱因斯坦还在瑞士专利局做小职工的时分,他除了写了一篇闻名的狭义相对论以外还写了一篇光电效应的文章,其间他榜首次提出来光是一种粒子,也就是光是量子这样一个概念。爱因斯坦的这个作业可能是他一切作业中最有争议的一个,他自己在晚年傍边回想。由于咱们对光作为一个光波的概念现已承受得这么深化,以至于从头提出来光是一种粒子实际上对爱因斯坦在其时的名誉产生影响。

  所以在八年今后,也就是1913年,普朗克忧虑爱因斯坦由于光电效应这篇文章而影响他的名誉,选不上布鲁士科学院的院士——今日咱们回过头来看爱因斯坦选不上院士是十分可笑的一件事——所以普朗克写信说爱因斯坦对近代物理一切的问题都做出了出色的奉献,在思考上的偶尔失误,比如说光的量子论是能够宽恕的,由于即便在最谨慎的科学中提出簇新的概念也是要带来危险的。

  在科学史上这封信为什么这么重要有两点原因。榜首,咱们都知道普朗克是量子力学之父,他榜首个提出了量子的概念;第二,他也是爱因斯坦的伯乐,他榜首次发现了年青的爱因斯坦,并且提拔了他。能够幻想一下这封信从普朗克那里出来的,连普朗克这位量子力学之父都不信任爱因斯坦的光的量子论,能够幻想这个争议有多么大。最终事实证明爱因斯坦是正确的。

  1921年瑞典皇家科学院颁发爱因斯坦诺贝尔奖金的时分,并不是因他更闻名的相对论给他颁奖的。www.w66.com,而是说,他因对理论物理的奉献,尤其是对光电效应原理的解说获得了诺贝尔奖。 他将人类对光的认知进步到了一个更高的高度。当然到了1921年咱们对光的波粒二相性现已是彻底承受了。这并不是一个像前期的时分人们以为的,觉得只是在牛顿的基础上回到牛顿,而是在更高的层次上被承受。

  1917年爱因斯坦又写了一篇闻名的文章,就是所谓的受激辐射。他说一个光子打到一个资料里边能够引诱出许多光子的发射,并且一切的其他光子发射的作业是彻底一致的,有一个协同的效应。这就是今日所谓的激光。激光之所以跟一般的光不相同,是由于激光傍边的每一个光子都是相互协作的,这就是物理上所说的相干性。这为后来的激光的创造奠定了理论基础。