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量子現象 (光電效應 (以紫外光線照射金屬可將電子敲出、使金屬帶正電, 釋放出的電子為光電子, 照射光頻要大於等於一個最低頻率,…
量子現象
光電效應
以
紫外光線
照射金屬可將電子敲出、使金屬帶正電
釋放出的電子為
光電子
照射光頻要大於等於一個最低頻率
光電子產生和
光頻率
有關、
和強度無關
對不同材質、有不同最低頻率
顯示出光的粒子性
應用
: 感應器、夜視鏡增強器、太陽能電池
光子
愛因斯坦
提出 : 當光和物質作用、像一小塊能量包、稱為
光量子
或
光子
強光中、光子數多 (光電流強)
反之
不同顏色的光、其光子能量不同、頻率高的能量大 (大→小 : 紫→紅)
光子能量=hf
h為
普朗克常數
6.63X10的-34次方 單位 :
焦耳乘以秒
f為頻率
λ (單位
Å
) = 12400 / 光子能量
是光的能量
量子化
的結果
愛因斯坦解釋光電效應
光子只能吸收整數個
光子被吸收後能量傳給電子
光子必須大於某最低能量 (
功函數
) 才能釋放電子
只要能量夠、光子數不用多
一個電子一次最多吸收一個光子
hf=Emax+W
光子能量=光電子最大動能+功函數
f 必須大於W / h (若剛好等於、此時的 f 為
底線頻率
)
功函數單位 :
ev
電子伏特 (1ev =
1.6 X 10的 -19次方
焦耳)
1焦耳 =
6.25 X 10的18次方
ev
原子光譜
原子能階
電子繞行原子核必須在特定軌道、只可帶特定能量 即為
定態
定態電子有特定、
不連續
能量 (電子總能量量子化)
不連續
能量即為
能階
、表達其特性的為
量子數
(為正整數)
最低階為
基態
、其他都是
激發態
躍遷
電子可吸收光子 躍遷到高能階 (而光子能量即為兩能階能量差)
電子可放出光子 躍遷到低能階 (而光子能量即為兩能階能量差)
一次一顆光子
用光子給電子能量躍遷 → 能量
一定要剛好
用電子給電子能量躍遷 → 能量
剩下的由打進來的電子帶走
如果原子不在基態又沒有提供能量、
很快就掉下來
光譜
吸收譜線 (暗線)
: 原子吸收特定頻率光子後因該光線消失形成暗線
放射譜線 (特定亮線)
: 原子放出特定頻率光子後形成特定亮線
每個元素都有獨一無二的光譜
氣體放電
為
線光譜
熱輻射
的光為
連續光譜
補充
: 可能的光子數計算方法 Cn取2
量子
各物理量皆有最小基本數值、稱為
量子
探討微觀尺度的電磁波和基本粒子交互作用的行為稱作
量子論
牛頓運動定律不適用
物質波
波粒二象性
電磁波也具有光電效應的粒子特性 稱
波粒二象性
電磁波
頻率大
(波長小)
光電效應強
→
粒子性
強
電磁波
頻率小
(波長大)
繞射強
→
波動性
強
波或粒子依情況而定
電子也具波粒二象性
物質波
德布羅意
提出
物質波
的概念 (
物質的波動性
)
運動中的質點必定伴隨波動性
質點質量和速率愈小→波動性愈大
以電子撞擊晶體產生與X光類似的繞射
當電子通過超級小的狹縫也可得到清楚的干涉條紋
質點出現的機率分布