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光的量子性和激光基础:光的量子性

发布日期:2014-07-08 点击:1990
 
第一节      光的量子性

光的波动性

可以很好地解释光传播时的干涉、衍射、偏振等现象。

光的量子性

黑体辐射、光电效应等

一、光电效应与爱因斯坦光子学说

1、光电效应规律

(1)对某一光电阴极材料而言,在入射光频率不变的条件下,饱和电流的大小与入射光的强度成正比。

(2)光电子的能量与入射光的强哭无关,而只与入射光的频率有关,频率越高,光电子的能量越大。

(3)入射光有一截止频率,在这个极限频率以下,不论入射光多强,照射时间多长,都没有光电子发射。这一截止频率称为光电效应的红限。不同的金属具有不同的红限。

(4)即使光的强度非常弱,只要照射光的频率大于某一极限值,在开始照射后就有光电子产生,不存在一个可测的弛豫时间。

二、光的波粒二象性

光既表现出明显的波动性,又表现出勿容置疑的粒子性,这就是光的波粒二象性。

三、光发射与吸收的量子模型及激发方式

1、光发射与吸收的量子模型

原子的能量状态不能连续改变,它是量子化的。在量子力学中,把原子的能量状态成为量子态。能量最低的量子态称为基态。能量高于基态的量子态称为激发态。把各个量子态的能量按一定比例画成图,叫做能级图。不同的原子,其能级图是不一样的。

原子由高能级的量子态变为低能级的量子态的过程或由低能级量子态变为高能级量子态的过程叫做跃迁。按照爱因斯坦的光子学说,当原子从高能级跃迁到低能级时,可以用发射光子的方式与外界交换能量,所发射的光子能量就是这两个能级之间的能量差。同样地,如果外来光子的能量恰好等于两个能级的能量差,处于低能级上的原子就可以吸收这个光子能量跃迁到高能级上去。

2、激发方式(加热、辐射激发、碰撞激发)

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