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愛因斯坦解釋了光電效應(yīng)的兩個(gè)問題,他一生唯一獲獎(jiǎng)

更新時(shí)間:2024-04-21 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

愛因斯坦光電效應(yīng)解釋了當(dāng)時(shí)經(jīng)典理論無法解釋的兩個(gè)問題。 光電效應(yīng)是那個(gè)時(shí)代的難題,學(xué)術(shù)界認(rèn)為他有合理的解釋,他因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),這是他一生獲得的唯一獎(jiǎng)項(xiàng)。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

愛因斯坦著名的光電效應(yīng)方程是:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

E 高 – E 低 = 1/2m.u2+.hvVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電子逃逸的臨界條件:電子的初始動(dòng)能為零VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

即1/2m u2=0,則:電子E損失的能量:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

E=hvVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

h:普朗克常數(shù) v:輻射光的頻率。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這與普朗克的能量量子相呼應(yīng)。 因此愛因斯坦引入了光量子。 他認(rèn)為金屬電子吸收了能量為hv的光量子束而達(dá)到逃逸條件而逃逸,通過電場形成電流。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這種對(duì)光量子的解釋是錯(cuò)誤的! 這個(gè)錯(cuò)誤是不可原諒的,物理學(xué)失去了進(jìn)一步發(fā)展的良好機(jī)遇。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

光電效應(yīng)是一種能量吸收過程。 與隨機(jī)輻射過程不同,吸收有很多限制。 在輻射過程中,電子更有可能將所有激發(fā)能量交換為某種光波。 在吸收過程中,電子只能接受有限的能量,并且存在頻率等苛刻條件。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

光電效應(yīng)吸收光波。 電子在一側(cè)吸收光波,并在另一個(gè)過程中被其他原子釋放。 光波有幾個(gè)重要的參數(shù),包括振動(dòng)平面、振動(dòng)頻率、波長、振幅和相應(yīng)的波列長度。 受體原子的電子必須同時(shí)滿足幾個(gè)條件才能發(fā)生光電效應(yīng)。 電子的旋轉(zhuǎn)平面必須與光波的平面共面; 光波的頻率必須與繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子的頻率或駐波的頻率相匹配; 如果頻率不同,電子就不能在同一平面、同一地點(diǎn)、同一方向、同一方向運(yùn)動(dòng)。 力與電子碰撞。 一般來說,波列較長、頻率相同、振幅均勻、波峰共面、波列為直波列。 身份要求嚴(yán)格,多次相同碰撞是必要條件。 碰撞次數(shù)足有十幾次10的10次方,平均來說,這么多次碰撞都是在10的負(fù)8秒內(nèi)完成的。 波列的傳播速度高達(dá)每秒10的8米次方。 它的傳播速度是宇宙中最快的。 因?yàn)楣獠ㄊ遣贿B續(xù)的(由其他電子發(fā)射),光波是一一不連續(xù)的,所以能量交換也一定是一一不連續(xù)的。 交換是量子化的,這是由物質(zhì)的性質(zhì)決定的,量子化是本質(zhì)。 物質(zhì)原子和光介質(zhì)粒子有很多,匹配隨時(shí)可能發(fā)生。 然而,只有當(dāng)光波頻率與電子回轉(zhuǎn)周期(或駐波周期)相匹配時(shí),才能發(fā)生連續(xù)的能量交換。 少量碰撞不會(huì)形成波浪。 如果頻率不匹配,無論光波有多強(qiáng),也不會(huì)繼續(xù)與電子碰撞。 因此,不會(huì)產(chǎn)生電流。 電流的存在或不存在是由光波的頻率決定的,因此光電效應(yīng)是“頻率控制的”。 當(dāng)頻率匹配時(shí)就會(huì)有電流,與幅度無關(guān)。 只要頻率正確,就會(huì)有電流,與光強(qiáng)因素?zé)o關(guān)。 電流與光強(qiáng)無關(guān)。 能量量子化、“頻率控制”、電流與光強(qiáng)無關(guān)的三個(gè)重要方面都解釋清楚了。 因?yàn)橹鹘侵皇遣ê碗娮樱ê土W舆@兩種現(xiàn)象就不用說了。 波是光波,粒子是電子。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

能量交換必然涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移。 電子和光介質(zhì)粒子屬于以太兩個(gè)層次,大小差異很大。 光介質(zhì)粒子與發(fā)光電子的碰撞也是必要條件。 光波有許多波峰,波峰平直、共面、振幅相等、波長均勻。 就像發(fā)光一樣,光介質(zhì)粒子所能接受的能量是非常有限的。 只有多個(gè)波峰才能帶走電子的激發(fā)能。 在吸收過程中,只有多個(gè)波峰的連續(xù)碰撞才能擾動(dòng)電子直至脫離原子核。 對(duì)于多次碰撞也是如此。 必要條件。 波列對(duì)應(yīng)于電子的激發(fā)能。 整個(gè)波列的總能量最多等于受激電子的能量。 利用激發(fā)電子的能量來測量光波列的總能量是當(dāng)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的方法,但過于籠統(tǒng)。 ,太不精確了。 與10的10次方相比,用電子的能量來表示波列太大了。 將這種能量定義為能量的基本單位過于粗略。 而且,這并不是一個(gè)具體數(shù)字。 這是一個(gè)很大的數(shù)字。 對(duì)應(yīng)于頻率 v 的簇的數(shù)量大約與自然數(shù)的數(shù)量相同。 波列具有相同的振動(dòng)平面,波列是直的,頻率相同,振幅相等,波峰均勻,這意味著電子的激發(fā)能量被均勻地分為數(shù)億個(gè)波峰,并且整齊的波峰組成了波列。 ,每個(gè)波峰交換的能量很小且相同。 它是一個(gè)很小的具體數(shù)字,可以作為能量的基本單位。 因此,能量的基本單位應(yīng)該是電子與波峰每次碰撞所交換的能量,這才是真正的能量量子和光量子。 這個(gè)數(shù)字的大小等于普朗克常數(shù) h 乘以光速 c。 等于hc,無論是輻射還是吸收,它仍然是一個(gè)常數(shù)。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

普朗克和愛因斯坦都去世了。 不知道當(dāng)時(shí)作為專業(yè)人士的普朗克和還是“平民”的愛因斯坦是否意識(shí)到了這一點(diǎn)。 令人費(fèi)解的是,這么簡單的道理卻沒有被深入研究。 人類的壽命只有幾十年,就像持續(xù)了兩百多年的原子爭論一樣,人們?yōu)槭裁匆速M(fèi)它! 習(xí)慣的力量很難抗拒,舊的觀念很難改變,尤其是做理論物理的。 最聰明的辦法就是“圈”。 以太被宣判了“死亡”和“靈活性”! “光速不變”,無需爭論“以太”的生死,別浪費(fèi)生命,光速“全宇宙也不例外”,光量子是與普朗克相同,并且它們的 hv 都相同。 仍然獲獎(jiǎng)物理資源網(wǎng),仍然被捧為“模特”。 物理呢? 任何。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

波列和波峰之間存在巨大差異。 波列的選擇對(duì)應(yīng)了過多的波峰并且過于精確。 雖然普朗克和愛因斯坦都是高壓波列,但波列的長度不同,波峰也不同。 量子論和相對(duì)論的基本概念不同,兼容困難,永遠(yuǎn)不會(huì)統(tǒng)一。 物理已經(jīng)停在了電子平臺(tái)上,動(dòng)彈不得。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

輻射時(shí),一個(gè)受激電子對(duì)應(yīng)有很多光波,但最長的是受激電子的全部能量。 吸收力不同。 它總是需要一定數(shù)量的相同數(shù)量的波峰,這是由金屬的初始電勢和流出電勢決定的。 不足和多余的波峰與電子無關(guān)。 熱吸收是一種常見的形式。 但量子能量的基本單位都是hc。 是每個(gè)波峰對(duì)應(yīng)的能量。 具有明確、獨(dú)特的物理意義。 能量量子和光量子都是相同的hc。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為了解釋光電效應(yīng),愛因斯坦開辟了物理學(xué)的新階段。 “民學(xué)”轉(zhuǎn)為“官學(xué)”,他的事業(yè)蒸蒸日上。 物理學(xué)變得混亂并迷失了自己。 思維早已進(jìn)入更微觀的境界,但尺度混亂,大小不一。 所謂量子應(yīng)該在更微觀的領(lǐng)域發(fā)展,并且有很多成就。 但由于規(guī)模和實(shí)驗(yàn)手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上,多年來一直處于混亂狀態(tài),至今仍處于混亂之中。 動(dòng)不動(dòng)就崩潰,動(dòng)不動(dòng)就變得無限。 區(qū)分尺度是需要解決的首要問題。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

愛因斯坦的光電效應(yīng)闡明了兩個(gè)主要問題的一方面。 光量子被引出,但整個(gè)過程錯(cuò)誤多于正確。 “五十年的有意識(shí)思考并沒有讓我更接近‘什么是光量子?’這個(gè)問題的答案。”它對(duì)后世的理論物理學(xué)產(chǎn)生了不可估量的深遠(yuǎn)影響。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

就像以太的“不朽”一樣,真正的“能量量子”也可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

臨界波列長度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn):VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)裝置:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

光電效應(yīng)方程VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)由單色光源、窄轉(zhuǎn)盤、電機(jī)、接收金屬板、精密測量儀器組成(如圖)。 通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,窄轉(zhuǎn)盤可以攔截一定長度的波列。 當(dāng)電機(jī)由大變小時(shí),波列由短變長。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)原理:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

普朗克能量量子:ε0 = hvv——光波頻率VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

愛因斯坦的光量子:W high - W low = hvVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

利用頻率、波長和光速之間的關(guān)系:v=c/uVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

u——波長,1/u= b——波數(shù):波列的波峰數(shù)。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

則: ε0= W high - W low = h? v= hc?1/u = h?c?bVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)中,C為光速,h為普朗克常數(shù),h?c仍為常數(shù),令h0= h?cVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

則有 ε0 = W high - W low = h? v= h?c/u= h?c·b= h0 ?bVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

即:普朗克假設(shè)的能量基本單位(能量量子hv)與愛因斯坦原子能W high - W low = h·v(光量子)的變化(躍遷)均為:ε0 = W high - W low = h?v = h0·b 即能量子和光子都是常數(shù)h0和波列波峰數(shù)b的乘積。 ,其中 h0 = h?c 是普朗克常數(shù) h 和光速 c 的乘積。 h0是真正的能量基本單位——能量量子和光量子。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

通過實(shí)驗(yàn),可以獲得每種金屬對(duì)應(yīng)的最長臨界波列長度光電效應(yīng)方程,并計(jì)算出每種金屬的最小臨界波峰數(shù)。 電子輸出的總能量(普朗克能量量子)對(duì)應(yīng)于臨界峰值數(shù)。 可以計(jì)算出每個(gè)波峰對(duì)應(yīng)的能量——真正的能量量子。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)步驟:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1、根據(jù)金屬板選擇匹配的“有限”內(nèi)部光源。 當(dāng)光波照射時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流。 檢查系統(tǒng)是否正常;VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2、啟動(dòng)電機(jī),緩慢由高速轉(zhuǎn)為低速;VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3、記錄電流輸出瞬間的電機(jī)轉(zhuǎn)速;VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4、針對(duì)每種匹配情況,改變光源強(qiáng)度,觀察電流輸出的變化;VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

5.整理數(shù)據(jù)并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

光電效應(yīng)方程VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:臨界波列長度存在且可以測量。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

分析與討論:VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)證明臨界波列長度確實(shí)存在。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

量子:h0=h?c=6.-34*3x108VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

=1,-25(J·m)(焦耳·m)VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以作為“真實(shí)能量量子”的實(shí)驗(yàn)測試。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

變換后可得:h0=W/bVtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其中,W:功函數(shù)。 b:測量的臨界波數(shù)。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的波峰數(shù)量,可以得到能量子的實(shí)際大小h0。 每種金屬的功函數(shù)不同,其臨界波數(shù)也不同。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

關(guān)于亮港VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

h0=hc=6.-34(焦耳﹒秒)X3X8米·秒VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

=1.+25焦耳·米VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)回顧VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證臨界波列長度的存在性。 采用旋轉(zhuǎn)收窄的目的是從許多光波列中切出一段具有一定波列長度的光波。 通過窄窗和透光窗的波列的最大長度相同且可控。 這樣,就可以測量出相應(yīng)接收金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)的臨界波列長度,并可以得到每種金屬的臨界波峰數(shù)。 這樣,我們就可以詳細(xì)地論證量子存在的真實(shí)意義和現(xiàn)實(shí)性。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

隨著電機(jī)速度緩慢降低,傳輸光波的波列長度增加。 當(dāng)傳輸波列的長度增加到臨界長度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)這種匹配光的電效應(yīng)。 我們將匹配臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的波列長度稱為金屬的臨界波列長度。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)原理很簡單。 關(guān)鍵是發(fā)射的光束必須攔截所需長度的波列,并且光強(qiáng)必須能夠產(chǎn)生金屬的光電效應(yīng)。 寬度和速度的配置非常重要。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

吸收金屬中的所有電子可能處于各種能態(tài)。 每個(gè)電子可能吸收不同的能量,吸收波峰的數(shù)量也不同,各自的臨界波列長度也不同。 最外層的電子首先逃逸,這是可以理解的。 如果最外層電子數(shù)超過一個(gè),則臨界波列長度無法唯一確定。 在同一方位的情況下,還有碰撞點(diǎn)到原子核的距離。 當(dāng)距離不同時(shí),發(fā)射的光波也不同(光波的強(qiáng)度不同)。 最好選擇只能有一個(gè)電子逃逸的情況,或者電流測量靈敏度可以區(qū)分電子伏特的大小,或者可以測量電子的數(shù)量。 這大大增加了實(shí)驗(yàn)的難度。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

但最先逃逸的電子一定是能量最高的電子,而且可能是最外層最容易逃逸的電子。 它吸收的波峰數(shù)量最少,臨界波列長度最短。 我們?nèi)匀豢梢詼y量臨界波列長度,從而計(jì)算出臨界波峰數(shù)。 然后光電效應(yīng)方程,使用波長稍大的光源(保證頻率在金屬的“極限”之內(nèi)),那么此時(shí)的臨界波列一定比之前稍大。 這個(gè)比例關(guān)系足以證明臨界波列長度的存在。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

將我們的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到極小粒子領(lǐng)域,結(jié)合能量傳遞和波峰數(shù)的聯(lián)系,量子的物理意義就不難理解了。 不再難以置信,不再不可原諒。 量子成為真實(shí)粒子的能量。 這不能不說是物理學(xué)的一大進(jìn)步。VtH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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