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
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
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
顯示出光的粒子性
λ (單位Å ) = 12400 / 光子能量
應用 : 感應器、夜視鏡增強器、太陽能電池
物質波
波粒二象性
物質波
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
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
波或粒子依情況而定
電子也具波粒二象性
是光的能量量子化的結果
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
質點出現的機率分布
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