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光电效应论文题目

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光电效应论文题目

你自己去幸福校园论文网里去找找 很多呢 我也在写 就是从那找的 你可以去搜搜看 参考一下霍耳顿教授在60年代末发表的一篇著名论文《马赫、爱因斯坦和对实在的探索》 中这样写道:“在我们这个世纪的思想史中,有一章可以题为‘阿尔伯特•爱因斯坦的哲学历程',这是一段从以感觉论和经验论为中心的科学哲学,到以理性论的实在论为基础的哲学历程。”霍耳顿在论文中还首次披露了爱因斯坦1938年1月24日写给老朋友C.兰佐斯的信。爱因斯坦在信中明确地讲了他的哲学“转变”及其主要原因:“从有点类似马赫的那种怀疑的经验论出发,经过引力问题,我转变成为一个有信仰的理性论者,也就是说,成为一个到数学的简单性中去寻求真理的惟一可靠源泉的人。逻辑简单的东西,当然不一定就是物理上真实的东西。但是,物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西,也就是说,它在基础上具有统一性。”霍耳顿论文的主要学术贡献在于,他通过翔实的考证和史料,详细地描绘了爱因斯坦哲学转变的历程,尤其是对马赫哲学态度的演变;他认为爱因斯坦转变后的哲学思想是理性论的实在论,并揭示出其形成受到开普勒和普朗克为代表的自然科学家的影响。许良英教授同意霍耳顿的分析和论断。他在一篇有分量的论文 中列举五大事例进而表明,即使在早期,理性论在爱因斯坦的思想中就占主导地位, 只不过不及后期那样明显罢了;而且,爱因斯坦的理性论思想主要来自历史上最彻底的理性论哲学家斯宾诺莎,是对斯宾诺莎思想进行批判改造的结果......

波长越短,能量越高,使电子能够跃迁,再次跃迁,放出光子,得到光电方程,但用爱因斯坦解释光子说才能解释。射线方向和强度的分布,根据能量守恒和动量守恒,考虑到相对论效应,得散射波长为:即Δλ=λ-λ0=(2h/mc)sin^2(θ/2)△λ为入射波长λ0与散射波长λ之差,h为普朗克常数,c为光速m为电子的静止质量,θ为散射角。这一简单的推理对于现代物理学家来说早已成为普通常识,可是,康普顿却是得来不易的。这类现象的研究历经了一、二十年、才在1923年由康普顿得出正确结果,而康普顿自己也走了5年的弯路,这段历史从一个侧面说明了现代物理学产生和发展的不平坦历程。从上式可知,波长的改变决定于θ,与λ0无关,即对于某一角度,波长改变的绝对值是一定的。入射射线的波长越小,波长变化的相对值就越大。所以,康普顿效应对γ射线要比X射线显著。历史正是这样,早在1904年,英国物理学家伊夫()就在研究γ射线的吸收和散射性质时,首先发现了康普顿效应的迹象。镭管发出γ射线,经散射物散射后投向静电计。在入射射线或散射射线的途中插一吸收物以检验其穿透力。伊夫发现,散射后的射线往往比入射射线要"软"些。( ,(1904).)后来,γ射线的散射问题经过多人研究,英国的弗罗兰斯()在1910年获得了明确结论,证明散射后的二次射线决定于散射角度,与散射物的材料无关,而且散射角越大,吸收系数也越大。1913年,麦克基尔大学的格雷()又重做γ射线实验,证实了弗罗兰斯的结论并进一步精确测量了射线强度。他发现:"单色的γ射线被散射后,性质会有所变化。散射角越大,散射射线就越软。"(,.,26(1913).)所谓射线变软,实际上就是射线的波长变长,当时尚未判明γ射线的本质,只好根据实验现象来表示。实验事实明确地摆在物理学家面前,可就是找不到正确的解释。1919年康普顿也接触到γ散射问题。他以精确的手段测定了γ射线的波长,确定了散射后波长变长的事实。后来,他又从γ射线散射转移到X射线散射。钼的Kα线经石墨晶体散射后,用游离室进行测量不同方位的散射强度。通过康谱顿发表的部分曲线可以看出,X射线散射曲线明显地有两个峰值,其中一个波长等于原始射线的波长(不变线),另一个波长变长(变线),变线对不变线的偏离随散射角变化,散射角越大,偏离也越大。康普顿的学生,从中国赴美留学的吴有训对康普顿效应的进一步研究和检验有很大贡献,除了针对杜安的否定作了许多有说服力的实验外,还证实了康普顿效应的普遍性。他测试了多种元素对X射线的散射曲线,结果都满足康普顿的量子散射公式。康普顿和吴有训1924年发表的论文题目是:《被轻元素散射时钼Kα线的波长》。( ,,10(1924).)他们写道:"这张图的重要点在于:从各种材料所得之谱在性质上几乎完全一致。每种情况,不变线P都出现在与荧光MoKa线(钼的Kα谱线)相同之处,而变线的峰值,则在允许的实验误差范围内,出现在上述的波长变化量子公式所预计的位置M上。")吴有训对康普顿效应最突出的贡献在于测定了X射线散射中变线、不变线的强度比率R随散射物原子序数变化的曲线,证实并发展了康普顿的量子散射理论。爱因斯坦在肯定康普顿效应中起了特别重要的作用。前面已经提到,1916年爱因斯坦进一步发展了光量子理论。根据他的建议,玻特和盖革(Geiger)也曾试图用实验检验经典理论和光量子理论谁对谁非,但没有成功。当1923年爱因斯坦获知康普顿实验的结果之后,他热忱地宣传和赞扬康普顿的实验,多次在会议和报刊上谈到它的重要意义。爱因斯坦还提醒物理学者注意:不要仅仅看到光的粒子性,康普顿在实验中正是依靠了X射线的波动性测量其波长。他在1924年4月20日的《柏林日报》副刊上发表题为《康普顿实验》的短文,有这样一句话:"……最最重要的问题,是要考虑把投射体的性质赋予光的粒子或光量子,究竟还应当走多远。"((ed.),Scientific Papers of . Compton, Chicago Press,(1973))正是由于爱因斯坦等人的努力,光的波粒二象性迅速获得了广泛的承认。

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光电效应大物论文

21世纪是知识爆炸的时代,大学物理也不例外。这是我为大家整理的大学物理学术论文,仅供参考!

中学物理中的物理模型

摘要:本文阐述了物理模型的概念、功能,中学物理教材中常见的六种物理模型,物理模型在中学物理教学中地位和作用,以及中学阶段在物理模型的教学过程中应该注意的若干问题。

关键词:中学物理;教学;物理模型

一、物理模型的概念及功能

物理学所分析、研究的实际问题往往很复杂,有众多的因素,为了便于着手分析与研究,物理学往往采用一种“简化”的方法,对实际问题进行科学抽象化处理,保留主要因素,略去次要因素,得出一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,此种理想物质(过程)或假想结构就称之为物理模型。

物理模型按其设计思想可分为理想化物理模型和探索性物理模型。前者的特点是突出研究客体的主要矛盾,忽略次要因素,将物体抽象成只具有原物体主要因素但并不客观存在的物质(过程),从而使问题简化。如质点模型、点电荷模型、理想气体模型、匀速直线运动模型等等。后者的特点是依据观察或实验的结果,假想出物质的存在形式,但其本质属性还在进一步探索之中。如原子模型、光的波粒二象性模型等等。

人们建立和研究物理模型的功能主要在于:

一是可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差,从中较为方便地得出物体运动的基本规律;

二是可以对模型讨论的结果稍加修正,即可用于对实际事物的分析和研究;

三是有助于对客观物理世界的真实认识,达到认识世界,改造世界,为人类服务之目的。

二、中学物理教材中经常碰到的几种物理模型

物理模型就它在实际问题中所扮演角色或所起作用的不同,可分为:

1.物理对象模型 即把物理问题的研究对象模型化。

例如质点,舍去和忽略形状、大小、转动等性能,突出它具有所处位置和质量的特性,用一个有质量的点来描述,又如点电荷、弹簧振子、单摆、理想变压器、理想电表等等,都是属于将物体本身的理想化。

另外诸如点光源、电场线、磁感线等,则属于人们根据它们的物理性质,用理想化的图形来模拟的概念。

2.物理过程模型 即把研究对象的实际运动过程进行近似处理。排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰,使之成为理想的典型过程。

如研究一个铁球从高空中由静止落下的过程。首先应考虑吸引力,由公式F=GMm�r2可知,铁球越接近地面,F就越大,其次还要考虑空气阻力、风速、地球自转等影响。这样考查铁球下落运动过程就显得十分复杂,研究起来十分不便。为此,我们在研究过程上突出铁球下落的主要因素,即受重力作用,而忽略其它次要影响,并把重力视为恒力,通过如此简化,使研究问题简化,其研究结果也不致影响到基本规律的正确性。从而成为物理学中一个典型的运动过程,即自由落体运动。这种物理模型称之为过程模型。

教材中的匀速直线运动、简谐振动、弹性碰撞;理想气体的等温、等容、等压、绝热变化等等都是将物理过程模型化。

3.物理条件模型 如自由落体运动规律就是在建立了“忽略空气阻力,认为重力恒定”的条件模型之后才得出来的。力学中的光滑斜面;热学中的绝热容器;电学中的匀强电场、匀强磁场等等,也都是把物体所处的条件理想化了。

4.物理等效模型 即通过充分挖掘原有物理模型的特征去等效具有相似性质或特点的现象和相似运动形态的物质和运动。如将理想气体分子等效为弹性小球,并用弹性小球对器壁的碰撞去解释和推导气体压强公式,用单摆振动模型去等效类比电磁振荡过程等等。

5.物理实验模型 在实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,然后根据逻辑推理法则,对过程作进一步的分析,推理,找出其规律,得出实验结论。

如伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽,后者坡度越小,小球滚得越远的实验基础上提出了他的理想实验――在无摩擦力情况下,从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,从而推翻了延续两千多年的“力是维持物体运动的不可缺少”的结论,为惯性定律(牛顿第一定律)的产生奠定了基础。

再如在研究电场强度时,设想在电场中放置一个不会引起电场变化的点电荷,去考查它在各点的F�q值等等。

6.物理数学模型 即建立以物理模型为描述对象的数学模型,进行对客观实体近似的定量计算,从而使问题由繁到简。如单摆的摆线与竖直方向的夹角不得大于50,使弧线计算转化为三角计算等等。

三、物理模型在中学物理教学中的地位和作用

1.建立正确鲜明的物理模型是物理学研究的重要方法和有力手段之一

物理学所研究的各种问题,在实际上都涉及许多因素,而模型则是在抓住主要因素,忽略次要因素的基础上建立起来的。它具有具体形象、生动、深刻地反映了事物的本质和主流这一重要属性。

如“质点”模型,在物体的宏观平动运动中,描述运动的物理量位移、速度、加速度等对同一物体来说其上各点都相同,在这些问题的研究中,运动物体的大小和形状是可不考虑的,故可将运动物体质点化,即用质点模型来取代真实运动的物体。

2.正确鲜明的物理模型本身就是重要的物理内容之一,它与相应的物理概念、现象、规律相依托

人们认识原子结构的进程中,从汤姆逊模型到卢瑟福模型的飞跃就是生动的反映。

爱因斯坦光电效应方程的建立成功地解释了光电效应,而它是建立在反映光粒子性的“光子”模型之上的。

诸多的事实都在说明大凡物理现象、过程、规律都直接与之相应的物理模型关联着;一定的物理模型又是最生动最集中地反映着相应的物理概念、现象、过程和规律,二者密不可分。

3.正确鲜明的物理模型的建立,使许多抽象的物理问题变得直观化、具体化、形象化

例如,电场线对电场的描述,磁感线对磁场的描述。分子模型对理解分子动理论的基本观点,原子核式结构对a粒子散射实验现象的解释;光子模型对光的粒子性的理解等等,凡是学物理的人都会感受到物理模型所给予的无可争辩的重要作用。

四、物理模型的教学要着眼于学生掌握建立正确鲜明的物理模型这一根本方法

物理模型是物理基础知识的一部分,属物理概念的范畴。学习前人为我们创造的各种物理模型是完成教学内容的重要组成部分,培养学生掌握这一方法,即对一个具体的物理内容、现象或过程能反映出一幅鲜明的“物理图景”,是培养学生科学思维能力的一个重要方面。为此,我们在教学中应注意如下几点:

1.讲清各物理模型设计的依据。物理模型看上去是独立的,但设计物理模型的思想是相通的。

2.讲授物理模型要前后呼应,触类旁通。运动学中建立的“质点”模型,发展到质点动力学中,万有引力定律中,以至物体转动问题中,还可引伸到单摆中的摆球,弹簧振子中的振子,甚至帮助我们建立电学中的点电荷模型,光学中的点光源模型。

3.物理模型思维贯穿在物理教学的过程中,随着人们对某个物理问题认识的不断深刻和提高,物理模型也必将随之完善和准确。例如对于光本性的问题,人们从牛顿的微粒说,惠更斯的波动说、电磁说、粒子说到波粒二象性,在此发展过程中光的模型也随之一次次地得到深化。

4.在平时的例题教学中也是处处体现了物理模型的重要地位和作用。解答各类物理习题,学生能否依据题意建立起相应的物理模型,是解题成败的重要环节。如果解题者所理解的题意中的物理模型与命题者的设计模型一致,题意就必然变得清晰鲜明,习题的难点便会随之而突破,这种例子是垂手可得的。

总之,物理模型的教学确实需要我们予以足够的重视,这个问题对提高我们的物理教学水平关系甚大。

物理猜想与中学物理教学

【摘 要】阐述物理猜想在中学物理教学中的意义及教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法。

【关键词】中学 物理猜想 物理教学

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889(2014)11B-0076-02

随着基础教育课程改革的逐步深入,在新课程标准中,对高中生在学习物理过程中的学习能力提出了更高的要求,由此教会学生运用物理猜想方法可以让学生更有效地学好物理。为了促进中学生学会运用物理猜想方法,新课程的物理教材刻意设计了许多研究物理现象的活动。以此增进学生对物理知识的理解,提高学生学习物理知识的能力,例如提出问题、猜想与假设、合作与交流等能力。这些基本能力是确保科学研究各种物理现象得以顺利进行的前提和基础。只有通过猜想、假设,并经过许多的研究活动,才能使研究物理现象过程顺利完成。根据笔者这十多年的教学经验,总结出物理猜想对高中物理教学的作用以及如何通过物理猜想提高物理教学的经验,现浅谈自己的看法。

一、物理猜想对中学物理教学有着重要的意义

新课标义务教育阶段的物理课程中,提出要鼓励学生积极大胆地进行科学研究,使学生从基本的科学研究过程中学到科学研究的方法,最终达到提高他们的科学研究能力的目的。使学生养成尊重事实、大胆想象的科学习惯,发扬研究真理的科学精神;培养学生敢于质疑、勇于创新、战胜困难的信心和决心。在中学物理教学中教师的作用是引导学生进行科学猜想,引导学生进行科学探索活动,提升他们的科学探索创新能力。鼓励他们在研究活动过程中,根据已经了解的物理知识和物理现象,进行猜想与假设,然后设计实验,通过亲自动手做实验来验证自己的猜想与假设。因此,要达到新课标中的要求,笔者认为猜想在新课程标准的教学过程中的运用起到了关键的作用。物理猜想的运用是教育教学发展的要求,也是促进物理教育教学改革和发展的需要。笔者认为运用物理猜想法在中学物理教学中有以下几个重要的意义。

1.提高学生学习兴趣和增进学生学习主动性

学生往往对新生事物比较好奇,都希望能够尽快了解其中的知识、规律和奥秘。如果在中学物理教学过程中多鼓励学生对所要学习的物理现象猜想出其可能出现的某些现象或规律,那么不但能增强学生的新奇心,而且还能激发学生的探究意识和能力,使他们更能积极地深入到学习新知识当中。锻炼和培养中学生的物理猜想能力,能提高学生对研究物理问题的兴趣和欲望。兴趣和欲望正是学生学习物理知识的动力。因此,物理猜想是提高学生学习兴趣和增进学生主动学习的好方法。

2.提高学生的思维能力

在中学物理教学过程中,教师要经常通过提出问题并引导学生根据他们现有知识和理解问题的能力进行猜想,经过观察、实验、归纳、总结等进行严格推理和验证,使学生在学习物理知识的过程中逐渐提高他们的发散思维能力,也使他们思想更加灵活。因此通过猜想法不仅使学生容易理解和掌握物理知识,而且有利于提高学生的思维能力。

3.有利于学生巩固所学的物理知识

物理猜想是学生根据自己的思维意识进行推测,是开放性的思维方式。经过对事物仔细观察和辩别认识,提高了学生对事物整体性的研究,促进学生的思维进程,使学生迅速地理解和掌握新知识。如果这些新知识是由学生自己主动猜想后经过验证推理得来的,那么学生就比较容易接受。因此,这些物理现象及规律就会深深刻印在学生的心里,巩固这些新的物理知识。

4.培养学生创新能力

在新课程标准中,特别着重对中学生创新能力培养。科学的物理猜想是培养中学生创新能力的主要方法之一。科学的物理猜想对中学生创新能力的培养起着积极的作用,它能提高学生的反应能力和灵活解题能力。因此,科学的物理猜想能够非常有效地提高中学生的创新能力。

二、教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法

教师在教学过程中为了尽可能地发挥学生的想象能力,要根据学生现已掌握的物理知识、兴趣爱好和想象能力等引导学生提出猜想。教师如何更好地引导学生运用已掌握的物理知识和技能来构建出新的物理猜想呢?笔者认为,教师在实际教学过程中需要讲究提出猜想一些方法。

1.启发学生根据自己各种经历、各种经验和已学的知识提出猜想

科学发展的经验告诉我们,科学的猜想并非胡乱猜测,它需要有科学依据,要根据学生的经历、经验、生活常识等提出猜想。爱因斯坦创立的“相对论”起初就是根据前人的经验、自己的经历以及自己掌握的科学知识提出的猜想,然后通过观察、推理、推导、证明,才提出了理论依据,最后才建立了举世闻名的“相对论”。例如,在学习“自由落体运动”时,先让学生观察羽毛和铁片在有空气的玻璃管中同时下落的情况,再启发他们猜想如果将玻璃管中的空气抽出后,再让羽毛和铁片同时下落会出现什么情况。让学生猜想并记下这些猜想,然后通过演示实验让学生观察,最后得出结论。这种通过启发学生猜想和实验演示相结合的教学方法,更能加深学生理解所学的物理知识。

2.激励学生讨论,诱发物理猜想

在教学过程中学生引导学生进行猜想时,应该将学生分成几个组,让各组提出各自不同的猜想,并由他们各自陈述自己猜想的理由和依据。激励他们讨论、争辩,经过讨论和争辩提高他们对物理猜想的兴趣和对物理猜想的积极性。例如,在学习“牛顿第二定律”时,将同学们分成两个小组,一组猜想物体的加速度与力的关系,另一组猜想物体的加速度与质量的关系,然后让他们分别做实验,得出结论。教师在课堂中认真听取各组学生的观点后,引导诱发他们讨论并猜想加速度与力及质量的关系,最后总结出牛顿第二定律。这样能更好地完成教学任务,取得更好的教学效果。

3.鼓励学生大胆猜想

在教学过程中许多学生由于害怕自己提出的猜想被其他同学取笑或者自己提出的猜想不正确被老师责怪而羞以启齿,这时教师应该鼓励、引导学生大胆猜想,消除他们的顾虑。例如,研究玻璃的折射率时,可以猜想单色光通过平行玻璃砖后传播方向是否发生改变。先鼓励学生大胆进行猜想其出射的方向,并记下来。不管他们的猜测是否合理、准确,教师都要持平和的态度,让实验验证结果。只有这样才能提高学生的学习积极性,增强学生科学猜想的意识。

4.创造良好的猜想条件

在教学过程中,当教学到有利于培养学生猜想能力的内容时,教师应该积极引导鼓励学生进行猜想。例如,在“楞次定律”教学中,教师在课堂演示让磁体的N极靠近闭合的铝环的实验之前,先启发学生猜想让磁体的N极靠近闭合的铝环时会看到什么现象,让磁体的N极去靠近有缺口的铝环时又会看到什么现象。然后通过实验引导学生注意观察实验现象。同样,让磁体的S极去靠近闭合的铝环时又会出现什么情况。总之,教师要尽最大可能为学生进行猜想创造条件。

物理猜想既是一种自由尝试,也是一种严谨的创造,因此,在教学过锃中,教师要善于抓住每一个有利于提高学生猜想能力的机会,鼓励学生大胆猜想,从而提高他们的思维能力,增加他们学习物理的兴趣,进而提高物理教学的效率。

【参考文献】

[1]王较过,孟蓓.物理探究教学中培养“猜想与假设”能力的策略[J].当代教师教育,2008(6)

[2]付红周.新课程下全方位认识猜想及其在物理教学中的培养・高中物理[M].北京:人民教育出版社,2012

[3]林东槟.物理探究教学中培养猜想与假设能力的策略[J].实验教学与仪器.2013(4)

[4]蔡严娟.新课改物理探究教学中猜想与假设能力的培养[J].现代教育科研论坛.2011(5)

爱因斯坦因为光电效应定律获得1921年诺贝尔物理学奖。

1905年发表的论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》中提出了"光量子“理论。

前几天我自己写的我是高一的酷爱物理这是一篇合写的论文,你自己拆开吧我写了整整4个小时还不算构思 给我最佳吧论文:论声波与电磁波的异同2011年02月15日 分类:个人日记 说起波大家一定会想起两种最普通的波:声波和光波(电磁波),很多人将这两者混为一谈,这是错误的。 通俗的说,声波是用来听的,而电磁波是用来看的,当然这样说未免有些不科学。较严格的说,声波是通过介质传播的,而电磁波是通过“场”传播的,这里的场可以是电场、磁场。 声波是由物体的振动引起的,如果物体周围有介质的话,振动就会传给介质,再由介质传给其他物体,换句话说,能量是随着振动在传递。声波是机械波的一种,具有机械波的特性。声波分为横波和纵波。电磁波的性质要比声波复杂得多,电场或磁场的变化都会引起电磁波,我们知道电路状态发生改变时会引发磁场的变化,变化磁场中的导体会带电,这时的电场也是变化的,会再次产生变化的磁场,换句话说,电磁波的能量是以电与磁的形式交替传播的,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。由麦克斯韦电磁理论可知,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体,即电磁场,而变化的电场和变化的磁场总是交替产生的,并且由产生的区域向周围空间传播,这就是电磁波。电磁波在空间中传播不需要介质,它是一种横波,传递着电磁场的能量。最普通的电磁波是可见光。关于光最早出现两种学说:由惠更斯提出的波动说和曾为牛顿所提倡的微粒说,惠更斯认为光是一种波动,由发光体引起,和声波一样依靠介质来传播,这种学说直到19世纪初当光的干涉和衍射现象被发现后才得到广泛承认,而牛顿认为光是由光源发出的微粒,它从光源沿直线行进至被照物,因此可以想象为一束由发光体射向被照物的高速微粒。此学说直观地解释了光的直线传播及反射、折射等现象,曾被普遍接受直到19世纪初光的干涉等现象发现后,才被波动说所推翻,但在19世纪和20世纪初,许多有光和物质相互作用的现象,如光电效应,不能用波动说来解释,这促使爱因斯坦于1905年提出光是一种具有粒子性的实物:光子,但这种观念并不摒弃光具有波动的性质,这种关于光的波粒二象性的认识被人们所认可,也是量子理论的基础。声波和电磁波 1、都能反射与折射;2、都有衍射现象(波绕过障碍物继续传播的现象);3、都能叠加(几列波相遇时,每列波都能保持各自原来的传播方向继续传播而不互相干扰,只是在重叠的区域里,任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和);4、都有干涉现象(频率相同的两列波叠加使某些区域的振动加强,使某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象叫做波的干涉);5、都有多普勒效应(由于波源和观察者之间的相对运动,使观察者感到波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应,举个例子便是救护车鸣着笛自你面前飞驰而过,你会发现当车距你近时和当车距你远时音调的高低不同)声波和电磁波还有一个很大的差别便是电磁波的速度要比声波快得多。腹化风雪:本人初次发表论文,请多提意见,谢谢。

爱因斯坦光电效应的论文题目

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你自己去幸福校园论文网里去找找 很多呢 我也在写 就是从那找的 你可以去搜搜看 参考一下霍耳顿教授在60年代末发表的一篇著名论文《马赫、爱因斯坦和对实在的探索》 中这样写道:“在我们这个世纪的思想史中,有一章可以题为‘阿尔伯特•爱因斯坦的哲学历程',这是一段从以感觉论和经验论为中心的科学哲学,到以理性论的实在论为基础的哲学历程。”霍耳顿在论文中还首次披露了爱因斯坦1938年1月24日写给老朋友C.兰佐斯的信。爱因斯坦在信中明确地讲了他的哲学“转变”及其主要原因:“从有点类似马赫的那种怀疑的经验论出发,经过引力问题,我转变成为一个有信仰的理性论者,也就是说,成为一个到数学的简单性中去寻求真理的惟一可靠源泉的人。逻辑简单的东西,当然不一定就是物理上真实的东西。但是,物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西,也就是说,它在基础上具有统一性。”霍耳顿论文的主要学术贡献在于,他通过翔实的考证和史料,详细地描绘了爱因斯坦哲学转变的历程,尤其是对马赫哲学态度的演变;他认为爱因斯坦转变后的哲学思想是理性论的实在论,并揭示出其形成受到开普勒和普朗克为代表的自然科学家的影响。许良英教授同意霍耳顿的分析和论断。他在一篇有分量的论文 中列举五大事例进而表明,即使在早期,理性论在爱因斯坦的思想中就占主导地位, 只不过不及后期那样明显罢了;而且,爱因斯坦的理性论思想主要来自历史上最彻底的理性论哲学家斯宾诺莎,是对斯宾诺莎思想进行批判改造的结果......

你的问题本身就很成问题啊!我跟你说如下两个事实:1)1905年爱因斯坦发表的阐述光电效应的论文题目是《关于光产生和转化的一个试探性观点》,2)1905年爱因斯坦发表的阐述狭义相对论的论文题目是《运动物体的电动力学》。

电光效应的研究论文

1887年,赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时,偶然发现了光电效应。赫兹用两套放电电极做实验,一套产生振荡,发出电磁波;另一套作为接收器。他意外发现,如果接收电磁波的电极受到紫外线的照射,火花放电就变得容易产生。赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后,引起物理学界广泛的注意,许多物理学家进行了进一步的实验研究。1888年,德国物理学家霍尔瓦克斯(Wilhelm Hallwachs)证实,这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。1899年,.汤姆孙用巧妙的方法测得产生的光电流的荷质比,获得的值与阴极射线粒子的荷质比相近,这就说明产生的光电流和阴极射线一样是电子流。这样,物理学家就认识到,这一现象的实质是由于光(特别是紫外光)照射到金属表面使金属内部的自由电子获得更大的动能,因而从金属表面逃逸出来的一种现象。1899—1902年,勒纳德(,1862—1947)对光电效应进行了系统的研究,并首先将这一现象称为“光电效应”。为了研究光电子从金属表面逸出时所具有的能量,勒纳德在电极间加一可调节反向电压,直到使光电流截止,从反向电压的截止值,可以推算电子逸出金属表面时的最大速度。他选用不同的金属材料,用不同的光源照射,对反向电压的截止值进行了研究,并总结出了光电效应的一些实验规律。根据动能定理:qU=mv^2/2,可计算出发射出电子的能量。可得出:hf=(1/2)mv^2+I+W深入的实验发现的规律与经典理论存在诸多矛盾,但许多物理学家还是想在经典电磁理论的框架内解释光电效应的实验规律。有一些物理学家试图把光电效应解释为一种共振现象。勒纳德在1902年提出触发假说,假设在电子的发射过程中,光只起触发作用,电子原本就是以某一速度在原子内部运动,光照射到原子上,只要光的频率与电子本身的振动频率一致,就发生共振,电子就以其自身的速度从原子内部逸出。勒纳德认为,原子里电子的振动频率是特定的,只有频率合适的光才能起触发作用。勒纳德的假说在当时很有影响,被一些物理学家接受。但是,不久,勒纳德的触发假说被他自己的实验否定。爱因斯坦用光量子理论对光电效应提出理论解释后,最初科学界的反应是冷淡的,甚至相信量子概念的一些物理学家也不接受光量子假说。尽管理论与已有的实验事实并不矛盾,但当时还没有充分的实验来支持爱因斯坦光电效应方程给出的定量关系。直到1916年,光电效应的定量实验研究才由美国物理学家密立根完成。密立根对光电效应进行了长期的研究,经过十年之久的试验、改进和学习,有效地排除了表面接触电位差等因素的影响,获得了比较好的单色光。他的实验非常出色,于1914年第一次用实验验证了爱因斯坦方程是精确成立的,并首次对普朗克常数h作了直接的光电测量,精确度大约是(在实验误差范围内)。1916年密立根发表了他的精确实验结果,他用6种不同频率的单色光测量反向电压的截止值与频率关系曲线关系,这是一条很好的直线,从直线的斜率可以求出的普朗克常数。结果与普朗克1900年从黑体辐射得到的数值符合得很好。

电光效应 历史版本某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性,物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应.电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应。电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性的效应。电光效应包括克尔效应和泡克耳斯效应[1]。折射率与所加电场强度的一次方成正比改变的为Pockels效应或线性电光效应,1893年由德国物理学家泡克耳斯(Friedrich Carl Alwin Pockels ,1865 - 1913)发现.折射率与所加电场强度的二次方成正比改变的为Kerr效应或二次电光效应,1875年由英国物理学家克尔(John kerr,1824-1907)发现。利用电光效应可以制作电光调制器,电光开关,电光光偏转器等,可用于光闸,激光器的Q开关和光波调制,并在高速摄影,光速测量,光通信和激光测距等激光技术中获得了重要应用.当加在晶体上的电场方向与通光方向平行,称为纵向电光调制(也称为纵向运用);当通光方向与所加电场方向相垂直,称为横向电光调制(也称为横向运用).利用电光效应可以实现对光波的振幅调制和位相调制.[编辑本段]克尔效应1875年英国物理学家J.克尔发现,玻璃板在强电场作用下具有双折射性质,称克尔效应(Kerr effect)。后来发现多种液体和气体都能产生克尔效应。观察克尔效应的实验装置。内盛某种液体(如硝基苯)的玻璃盒子称为克尔盒,盒内装有平行板电容器,加电压后产生横向电场。克尔盒放置在两正交偏振片之间。无电场时液体为各向同性,光不能通过P2。存在电场时液体具有了单轴晶体的性质,光轴沿电场方向,此时有光通过P2(见偏振光的干涉)。实验表明 ,在电场作用下,主折射率之差与电场强度的平方成正比。电场改变时,通过P2的光强跟着变化,故克尔效应可用来对光波进行调制。液体在电场作用下产生极化,这是产生双折射性的原因。电场的极化作用非常迅速,在加电场后不到10-9秒内就可完成极化过程,撤去电场后在同样短的时间内重新变为各向同性。克尔效应的这种迅速动作的性质可用来制造几乎无惯性的光的开关——光闸,在高速摄影、光速测量和激光技术中获得了重要应用。[编辑本段]泡克耳斯效应1893年由德国物理学家.泡克耳斯发现。一些晶体在纵向电场(电场方向与光的传播方向一致)作用下会改变其各向异性性质,产生附加的双折射效应。例如把磷酸二氢钾晶体放置在两块平行的导电玻璃之间,导电玻璃板构成能产生电场的电容器,晶体的光轴与电容器极板的法线一致,入射光沿晶体光轴入射。与观察克尔效应一样,用正交偏振片系统观察。不加电场时,入射光在晶体内不发生双折射,光不能通过P2。加电场后,晶体感生双折射,就有光通过P2。泡克耳斯效应与所加电场强度的一次方成正比。大多数压电晶体都能产生泡克耳斯效应。泡克耳斯效应与克尔效应一样常用于光闸、激光器的Q开关和光波调制等。[编辑本段]电光效应实验【实验目的】1.掌握晶体电光调制的原理和实验方法。2.学会用简单的实验装置测量晶体半波电压,电光常数的实验方法。观察电光效应所引起的晶体光性的变化和会聚偏振光的干涉现象。【学史背景】当给晶体或液体加上电场后,该晶体或液体的折射率发生变化,这种现象成为电光效应.电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用,它有很短的响应时间(可以跟上频率为1010Hz的电场变化),可以在高速摄影中作快门或在光速测量中作光束斩波器等。在激光出现以后,电光效应的研究和应用得到迅速的发展,电光器件被广泛应用在激光通讯,激光测距,激光显示和光学数据处理等方面。【实验原理】1.一次电光效应和晶体的折射率椭球由电场所引起的晶体折射率的变化,称为电光效应.通常可将电场引起的折射率的变化用下式表示:n = n0 + aE0 +bE02+……式中a和b为常数,n0为不加电场时晶体的折射率。由一次项aE0 引起折射率变化的效应,称为一次电光效应,也称线性电光效应或普克尔(Pokells)效应;由二次项bE02引起折射率变化的效应,称为二次电光效应,也称平方电光效应或克尔(Kerr)效应。一次电光效应只存在于不具有对称中心的晶体中,二次电光效应则可能存在于任何物质中,一次效应要比二次效应显著。 光在各向异性晶体中传播时,因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同,光的折射率也不同。如图1,通常用折射率球来描述折射率与光的传播方向,振动方向的关系。晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种.纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向平行时产生的电光效应;横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播方向垂直时产生的电光效应.通常KD*P(磷酸二氘钾)类型的晶体用它的纵向电光效应,LiNbO3(铌酸锂)类型的晶体用它的横向电光效应.本实验研究铌酸锂晶体的一次电光效应,用铌酸锂晶体的横向调制装置测量铌酸锂晶体的半波电压及电光系数,并用两种方法改变调制器的工作点,观察相应的输出特性的变化.2.电光调制原理要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器.由已调制的激光辐射还原出所加载信息的过程则称为解调.因为激光实际上只起到了"携带"低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或调制光.按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅,调频,调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制.强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化.激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一般都是直接地响应其所接受的光强度变化的缘故.激光调制的方法很多,如机械调制,电光调制,声光调制,磁光调制和电源调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用.电光调制根据所施加的电场方向的不同,可分为纵向电光调制和横向电光调制.利用纵向电光效应的调制,叫做纵向电光调制,利用横向电光效应的调制,叫做横向电光调制.这次实验中,我们只做LiNbO3晶体的横向调制实验.【实验仪器】电光效应实验仪,电光调制电源,接收放大器,He-Ne激光器,二踪示波器和万用表.(1)晶体电光调制电源.调制电源由-200V—+200V之间连续可调的直流电源,单一频率振荡器(振荡频率约为1kHz),音乐片和放大器组成,电源面板上有三位半数字面板表,可显示直流电压值.晶体上加的直流电压的极性可以通过面板上的"极性"键改变,直流电压的大小用"偏压"旋钮调节.调制信号可由机内振荡器或音乐片提供,此调制信号是用装在面板上的"信号选择"键来选择三个信号中的任意一个信号.所有的调制信号的大小是通过"幅度"旋钮控制的.通过前面板上的"输出"插孔输出的参考信号,接到二踪示波器的一个通道与被调制后的接收信号比较,观察调制器的输出特性.(2)调制器.调制器由三个可旋转的偏振片,一个可旋转的1/4波片和一块铌酸锂晶体组成,采用横向调制方式.晶体放在两个正交的偏振片之间,起偏振片和晶体的x轴平行.检偏振片和晶体之间可插入1/4波片,偏振片和波片均可绕其几何轴旋转.晶体放在四维调节架上,可精细调节,使光束严格沿晶体光轴方向通过.(3)接收放大器.接收放大器由3DU光电三极管和功率放大器组成.光电三极管把被调制了的氦氖激光经光电转换,输入到功率放大器上,放大后的信号接到二踪示波器,同参考信号比较,观察调制器的输出特性.交流信号输出的大小通过"交流输出"旋钮调节.放大器内装有扬声器,用来再现声音调制信号,放大器面板上还有"直流输出"插孔,接到万用表的200mV直流电压档,用于测量光电三极管接收到的光强信号的大小.【实验内容】1.观察晶体的会聚偏振光干涉图样和电光效应形象(1)调节激光管使激光束与晶体调节台上表面平行,同时使光束通过各光学元件中心(这一步老师已调好,学生不要动).调节起偏振片和检偏振片正交,且分别平行于x轴,y轴,放上晶体后各器件要细调,精细调节是利用单轴晶体的锥光干涉图样的变化完成的.由于晶体的不均匀性,在检偏振片后面的白屏上可看到一弱光点,然后紧靠晶体前放一张镜头纸,这时在白屏上可观察到单轴晶体的锥光干涉图样,如图4.一个暗十字图形贯穿整个图样,四周为明暗相间的 图 4同心干涉圆环,十字形中心同时也是圆环的中心,它对应着晶体的光轴方向,十字形方向对应于两个偏振片的偏振轴方向.在观察过程中要反复微调晶体,使干涉图样中心与光点位置重合,同时尽可能使图样对称,完整,确保光束既与晶体光轴平行,又从晶体中心穿过的要求,再调节使干涉图样出现清晰的暗十字,且十字的一条线平行于x轴.这一步调节很重要,调节的好坏,直接影响下一步的测量,因此,一定要耐心,仔细调节.注意此时放大器的电源要关掉,激光光点应落在白屏上,而不能对准光电三极管,以免烧坏.(2)加上直流偏压时呈现双轴晶体的锥光干涉图样,它说明单轴晶体在电场的作用下变成了双轴晶体.(3)两个偏振片正交时和平行时干涉图样是互补的.(4)改变直流偏压的极性时,干涉图样旋转90°.(5)只改变直流偏压的大小时,干涉图样不旋转,只是双曲线分开的距离发生变化.这一现象说明,外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小,折射率椭球旋转的角度与电场大小无关.2.测定铌酸锂晶体的透过率曲线(即T~U曲线),求出半波电压,再算出电光系数.在我们实验中,用两种方法测量铌酸锂晶体的半波电压,一种方法是极值法,另一种方法是调制法.(1)极值法晶体上只加直流电压,不加交流信号,把直流电压从小到大逐渐改变,输出的光强将会出现极小值和极大值,相邻极小值和极大值对应的直流电压之差即是半波电压.具体做法是:取出镜头纸,光电三极管接收器对准激光光点,放大器的直流输出接到万用表上,万用表调到200mV直流档.为了使光电三极管不致损坏,在起偏振片前再加一块偏振片作为减光片,加在晶体上的电压从零开始,逐渐增大,注意万用表读数的变化,当读数超过200mV时,应旋转减光片,使光强减小,再增大直流偏压到最大,保持万用表的读数始终不超过200mV,再减小直流偏压到零,若万用表的读数始终不超过200mV,则可以开始测量数据了.加在晶体上的电压在电源面板上的数字表读出,每隔5V增大一次,再读出相应的万用表的读数作为接收器接收到的光强值.(2)调制法晶体上直流电压和交流信号同时加上,与直流电压调到输出光强出现极小值或极大值对应的电压值时,输出的交流信号出现倍频失真,出现相邻倍频失真对应的直流电压之差就是半波电压.具体做法是:按下电源面板上"正弦"键,把电源前面板上的调制信号"输出"接到二踪示波器的CH2上,把放大器的调制信号接到示波器的CH1上,把CH1,CH2上的信号做比较,调节直流电压,当晶体上加的直流电压到某一值U1时,输出信号出现倍频失真,再调节直流电压,当晶体上加的直流电压到另一值U2时,输出信号又出现倍频失真,相继两次出现倍频失真时对应的直流电压之差U2-U1就是半波电压.这种方法比极值法更精确,因为用极值法测半波电压时,很难准确的确定T~U曲线上的极大值或极小值,因而其误差也较大.但是这种方法对调节的要求很高,很难调到最佳状态.如果观察不到两次倍频失真,则需要重新调节暗十字形干涉图样,调整好以后再做本内容.3.改变直流偏压,选择不同的工作点,观察正弦波电压的调制特性电源面板上的信号选择按键开关可以提供三种不同的调制信号,按下"正弦"键,机内单一频率的正弦波振荡器工作,产生正弦信号,此信号经放大后,加到晶体上,同时,通过面板上的"输出"孔,输出此信号,把它接到二踪示波器的CH1上,作为参考信号.改变直流偏压,使调制器工作在不同的状态,把被调制信号经光电转换,放大后接到二踪示波器的CH2上,和CH1上的参考信号比较.选择5个不同的工作点40V,80V,120V,160V,200V,观察接收信号的波形并画出图形.工作点选定在曲线的直线部分,即U0=/2附近时是线性调制;工作点选定在曲线的极小值(或极大值)时,输出信号出现"倍频"失真;工作点选定在极小值(或极大值)附近时输出信号失真,观察时调制信号幅度不能太大,否则调制信号本身失真,输出信号的失真无法判断由什么原因引起的,把观察到的波形描下来,并和前面的理论分析作比较.做这一步实验时,把电源上的调制幅度,调制器上的输入光强,放大器的输出,示波器上的增益(或哀减)这四部分调好,才能观察到很好的输出波形.4.用1/4波片改变工作点,观察输出特性在上述实验中,去掉晶体上所加的直流偏压,把1/4波片置入晶体和偏振片之间,绕光轴缓慢旋转时,可以看到输出信号随着发生变化.当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴方向时,输出信号线性调制;当波片的快慢轴分别平行于晶体的x,y轴时,输出光失真,出现"倍频"失真.因此,把波片旋转一周时,出现四次线性调制和四次"倍频"失真.值得注意的是,不仅通过晶体上加直流偏压可以改变调制器的工作点,也可以用1/4波片选择工作点,其效果是一样的,但这两种方法的机理是不同的.5.光通讯的演示按下电源面板的"音乐"键,此时,正弦信号被切断,输出装在电源里的"音乐"片信号.拔掉交流输出插头,输出信号通过接收放大器上的扬声器播放,可听到音乐.如改变直流偏压的大小,则会听到音乐的音质有变化,说明音乐也有失真和不失真.用不透明的物体遮光,则音乐停止,不遮光,则音乐又响起,由此说明激光可以携带信号,实现光通讯.把音乐信号接到示波器上,可以看到我们听到的音乐信号的波形,它是由振幅相的不同频率的正弦波迭加而成的.【注意事项】激光管出光时,电极上所加的直流电压高达千伏,要注意人身安全.2.晶体又细又长,容易折断,电极是真空镀的铝膜,操作时要注意,晶体电极上面的铝条不能压的太紧或给晶体施加压力,以免压断晶体.3.光电三极管应避免强光照射,以免烧坏.做实验时,光强应从弱到强,缓慢改变,尽可能在弱光下使用,这样能保证接收器光电转换时线性性良好.4.电源和放大器上的旋钮顺时针方向为增益加大的方向,因此,电源开关打开前,所有旋钮应该逆时针方向旋转到头,关仪器前,所有旋钮逆时针方向旋转到头后再关电源.

光电效应首先由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年发现,对发展量子理论及提出波粒二象性的设想起到了根本性的作用。

菲利普·莱纳德用实验发现了光电效应的重要规律。

阿尔伯特·爱因斯坦则提出了正确的理论机制。

1839年,年仅十九岁的亚历山大·贝克勒尔(Alexandre Becquerel),在协助父亲研究将光波照射到电解池(electrolytic cell)所产生的效应时,发现了光生伏打效应。

虽然这不是光学效应,但对于揭示物质的电性质与光波之间的密切关系有很大的作用。

威勒毕·史密斯(Willoughby Smith)于1873年在进行与水下电缆相关的一项任务,测试硒圆柱高电阻性质时,发现其具有光电导性,即照射光束于硒圆柱会促使其电导增加。

海因里希·赫兹

1887年,德国物理学者海因里希·赫兹做实验观察到光电效应、电磁波的发射与接收。

在赫兹的发射器里有一个火花间隙(spark gap),可以借着制造火花来生成与发射电磁波。

在接收器里有一个线圈与一个火花间隙,每当线圈侦测到电磁波,火花间隙就会出现火花。

由于火花不很明亮,为了更容易观察到火花,他将整个接收器置入一个不透明的盒子内。

他注意到最大火花长度因此减小。

为了理清原因,他将盒子一部分一部分拆掉,发现位于接收器火花与发射器火花之间的不透明板造成了这屏蔽现象。

假若改用玻璃来分隔,也会造成这屏蔽现象,而石英则不会。

经过用石英棱镜按照波长将光波分解,仔细分析每个波长的光波所表现出的屏蔽行为,他发现是紫外线造成了光电效应。

赫兹将这些实验结果发表于《物理年鉴》,他没有对该效应做进一步的研究。

紫外线入射于火花间隙会帮助产生火花,这个发现立刻引起了物理学者们的好奇心,其中包括威廉·霍尔伐克士(Wilhelm Hallwachs)、奥古斯图·里吉(Augusto Righi)、亚历山大·史托勒托夫(Aleksandr Stoletov)等等。

他们进行了一系列关于光波对于带电物体所产生效应的研究调查,特别是紫外线。

这些研究调查证实,刚刚清洁干净的锌金属表面,假若带有负电荷,不论数量有多少,当被紫外线照射时,会快速地失去这负电荷;假若电中性的锌金属被紫外线照射,则会很快地变为带有正电荷,而电子会逃逸到金属周围的气体中,假若吹拂强风于金属,则可以大幅度增加带有的正电荷数量。

约翰·艾斯特(Johann elster)和汉斯·盖特尔(Hans Geitel),首先发展出第一个实用的光电真空管,能够用来量度辐照度。

艾斯特和盖特尔将其用于研究光波照射到带电物体产生的效应,获得了巨大成果。

他们将各种金属依光电效应放电能力从大到小顺序排列:铷、钾、钠钾合金、钠、锂、镁、铊、锌。

对于铜、铂、铅、铁、镉、碳、汞,普通光波造成的光电效应很小,无法测量到任何效应。

上述金属排列顺序与亚历山德罗·伏打的电化学排列相同,越具正电性的金属给出的光电效应越大。

汤姆孙量度粒子荷质比的光电效应实验装置。

当时研究“赫兹效应”的各种实验还伴随着“光电疲劳”的现象,让研究变得更加复杂。

光电疲劳指的是从干净金属表面观察到的光电效应逐渐衰微的现象。

根据霍尔伐克士的研究结果,在这现象里,臭氧扮演了很重要的角色。

可是,其它因素,例如氧化、湿度、抛光模式等等,都必须纳入考量。

1888至1891年间,史托勒托夫完成了很多关于光电效应的实验与分析。

他设计出一套实验装置,特别适合于定量分析光电效应。

借助此实验装置,他发现了辐照度与感应光电流的直接比例。

另外,史托勒托夫和里吉还共同研究了光电流与气压之间的关系,他们发现气压越低,光电流变越大,直到最优气压为止;低于这最优气压,则气压越低,光电流变越小。

约瑟夫·汤姆孙于1897年4月30日在大不列颠皇家研究院(Royal Institution of Great Britain)的演讲中表示,通过观察在克鲁克斯管里的阴极射线所造成的萤光辐照度,他发现阴极射线在空气中透射的能力远超一般原子尺寸的粒子。

因此,他主张阴极射线是由带负电荷的粒子组成,后来称为电子。

此后不久,通过观察阴极射线因电场与磁场作用而产生的偏转,他测得了阴极射线粒子的荷质比。

1899年,他用紫外线照射锌金属,又测得发射粒子的荷质比为×10emu/g,与先前实验中测得的阴极射线粒子的数值×10emu/g大致符合。

他因此正确推断这两种粒子是同一种粒子,即电子。

他还测出这粒子所载有的负电荷 。

从这两个数据,他成功计算出了电子的质量:大约是氢离子质量的千分之一。

电子是当时所知质量最小的粒子。

匈牙利物理学家菲利普·莱纳德

菲利普·莱纳德于1900年发现紫外线会促使气体发生电离作用。

由于这效应广泛发生于好几厘米宽区域的空气,并且制造出很多大颗的正离子与小颗的负离子,这现象很自然地被诠释为光电效应发生于在气体中的固体粒子或液体粒子,汤姆孙就是如此诠释这现象。

1902年,莱纳德又发布了几个关于光电效应的重要实验结果。

第一,借着变化紫外光源与阴极之间的距离,他发现,从阴极发射的光电子数量每单位时间与入射的辐照度成正比。

第二,使用不同的物质为阴极材料,可以显示出,每一种物质所发射出的光电子都有其特定的最大动能(最大速度),换句话说,光电子的最大动能于光波的光谱组成有关。

第三,借着调整阴极与阳极之间的电压差,他观察到,光电子的最大动能与截止电压成正比,与辐照度无关。

由于光电子的最大速度与辐照度无关,莱纳德认为,光波并没有给予这些电子任何能量,这些电子本来就已拥有这能量,光波扮演的角色好似触发器,一触即发地选择与释出束缚于原子里的电子,这就是莱纳德著名的“触发假说”(triggering hypothesis)。

在那时期,学术界广泛接受触发假说为光电效应的机制。

可是,这假说遭遇到一些严峻问题,例如,假若电子本来在原子里就已拥有了逃逸束缚与发射之后的动能,那么,将阴极加热应该会给予更大的动能,但是物理学者做实验并没有测量到任何不同结果。

英姿焕发的爱因斯坦在1905年(爱因斯坦奇迹年)发表了六篇划时代的论文。

1905年,爱因斯坦发表论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》,对于光电效应给出另外一种解释。

他将光束描述为一群离散的量子,现称为光子,而不是连续性波动。

对于马克斯·普朗克先前在研究黑体辐射中所发现的普朗克关系式,爱因斯坦给出另一种诠释:频率为 的光子拥有的能量为 ;其中, 因子是普朗克常数。

爱因斯坦认为,组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。

假若光子的频率大于某极限频率,则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸,造成光电效应。

爱因斯坦的论述解释了为什么光电子的能量只与频率有关,而与辐照度无关。

虽然光束的辐照度很微弱,只要频率足够高,必会产生一些高能量光子来促使束缚电子逃逸。

尽管光束的辐照度很强劲,假若频率低于极限频率,则仍旧无法给出任何高能量光子来促使束缚电子逃逸。

爱因斯坦的论述极具想像力与说服力,但却遭遇到学术界强烈的抗拒,这是因为它与詹姆斯·麦克斯韦所表述,而且经过严格理论检验、通过精密实验证明的光的波动理论相互矛盾,它无法解释光波的折射性与相干性,更一般而言,它与物理系统的能量“无穷可分性假说”相互矛盾。

甚至在实验证实爱因斯坦的光电效应方程正确无误之后,强烈抗拒仍旧延续多年。

爱因斯坦的发现开启了的量子物理的大门,爱因斯坦因为“对理论物理学的成就,特别是光电效应定律的发现”荣获1921年诺贝尔物理学奖。

图为密立根做光电效应实验得到的最大能量与频率关系线。

竖轴是能够阻止最大能量光电子抵达阳极的截止电压,P是逸出功,PD是电势差(potential difference)。

爱因斯坦的论文很快地引起美国物理学者罗伯特·密立根的注意,但他也不赞同爱因斯坦的理论。

之后十年,他花费很多时间做实验研究光电效应。

他发现,增加阴极的温度,光电子最大能量不会跟着增加。

他又证实光电疲劳现象是因氧化作用所产生的杂质造成,假若能够将清洁干净的阴极保存于高真空内,就不会出现这种现象了。

1916年,他证实了爱因斯坦的理论正确无误,并且应用光电效应直接计算出普朗克常数。

密立根因为“关于基本电荷以及光电效应的工作”获颁1923年诺贝尔物理学奖。

根据波粒二象性,光电效应也可以用波动概念来分析,完全不需用到光子概念。

威利斯·兰姆与马兰·斯考立(Marlan Scully)于1969年证明这理论。

光电效应论文答辩ppt

量子力学从诞生至今也不过区区一百多年,但是却像一头洪荒猛兽,一举打破了整个经典物理的认知,成为人类 历史 上最伟大的物理理论,人类的科学也因量子力学的发展大幅度进步。 如果我们回顾 历史 ,量子力学这个幽灵正是从光电效应现象被发现而随之被释放出来的,可以说光电效应的发现一脚踹开了量子力学的大门,而之后爱因斯坦利用量子论对光电效应进行了成功解释,则打开了人们对于量子论的崭新认识,光电效应的发现到被解释,也体现着量子论的发展,并对量子论的发展意义重大。

通俗来讲,光电效应是指光束照在金属表面时,会使其发射出电子。 这个现象非常奇特,本来电子被金属表面的原子束缚的老老实实,奇怪的是,一旦被一定光线照射时,这些电子就开始不安分起来,想要脱离原子的束缚,四处逃窜。由于这种现象的主角是光与电子这“两位大佬”,因此大家就把它称之为光电效应。

更有趣的是,这个光电效应还比较顽皮,它并不是说只要有光照射在金属表面上,就一定能够打出电子来,要想实现它,还要对照射光提要求。

人们发现,对于同条件下的同种金属,光能不能从金属表面打出电子来,取决于光的频率(可见光中,从紫到蓝到绿到黄到红,频率逐渐降低,紫光频率最高,红光频率最低)。更神奇的是, 频率较高的光能够打出能量较高的电子来,但是频率较低的光则完全打不出电子来。

于是有人想,那如果用很强的低频率光(红)去打,或者用很弱的高频率光(紫)去打呢? 结果发现电子这位爷只认频率不认强度。 哪怕是再强的低频率光也打不出半个电子来,再弱的高频率光也能打出电子来,不过在高频率光的情况下,改变光的强度可以改变打出电子的数量。

小结:当一定光照射在金属表面,金属表面能够发射电子,此即光电效应。光是否能够在同种金属表面打出电子来,取决于光的频率而非强度。

海因里希-赫兹是德国的一名天才物理学家,他的老师是大名鼎鼎的基尔霍夫和亥姆霍兹。赫兹对于电磁学领域贡献极大,因此频率的单位赫兹(hz)就是以他的名字命名的。赫兹与光电效应的意外相遇,着得从麦克斯韦方程组与电磁波说起。

伟大的麦克斯韦在19世纪将电场高斯定律、磁场高斯定律,法拉第电磁感应定律,麦克斯韦-安培定律(全电流定律)四个方程总结成麦克斯韦在组,阐述了变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,并且从理论上预言了电磁波的存在,前无古人般的将电与磁统一起来。

然而,麦克斯韦只是从理论上完美的证明了电磁波的存在,并没有真的证实电磁波存在。 接下来就轮到本文的主角之一赫兹先生登场了。证实电磁波的存在并不是别人,正是赫兹。 赫兹在他的实验室证实了电磁波的存在,为电磁学大厦完成了封顶,但是正是在证明电磁波存在的实验当中,赫兹一不小心打开了量子力学的大门,发现了光电效应的存在。

在赫兹证明电磁波存在的实验当中,赫兹发现当有光照在金属接收器上时,电火花出现的容易一些,这个现象则是最初版本的光电效应。 不过这个现象并没有引起赫兹足够的重视,他在论文里有提到,但是他并没有去仔细研究。 非常不幸,赫兹也没有足够的机会对其进行研究。天妒英才,赫兹年仅36岁时便去世了。 而赫兹并不知道,他这个发现,实际上踹开了量子力学的大门。人们时常畅想,如果上天能让赫兹活得更久一点,说不定量子力学的发展进程能够提前一些。

谈及爱因斯坦,人们听的最多的可能是狭义相对论与广义相对论,但是对于光电效应的解释其实也是爱因斯坦的经典之作,更是让爱因斯坦因此获得了诺贝尔物理学奖。

前面提到过,在光电效应中,电子这位大爷只认光的频率,不认光的强度。 在当时的认知中,光是一种波,波的强度即代表了能量。按理说,由于电子是被原子束缚在轨道上,强度越高,能量越高,就应该越容易将电子打出来。 但是实际上如果光的频率低,哪怕再强的强度,也无法打出电子来,也就说,光的频率决定了能否打出电子来,而光的强度决定的是打出电子的数目。 这让当时的科学家们非常困扰,百思不得其解,直到天才爱因斯坦横空出世。

爱因斯坦解决这个问题的思路与其他人有些不一样,他借用了普朗克先生的量子假说(普朗克假设,黑体在吸收或者发射能量的时候,并非连续的,而是分成一份一份的能量,这一份能量的大小等于普朗克常数乘以频率,并将这一份能量称之为量子)。

光电效应,频率越高,越容易打出电子;单个量子的能量等于普朗克常数h乘以频率v,频率越高,单个量子能量越高。

电光火石之间,爱因斯坦忽然看见了什么。 提高频率,单个量子能量越高。那么,如果光不是连续分布的,而是一种量子呢? 一切问题刹那间迎刃而解 ,提高频率,单个光量子能量越高,就越容易打出电子,单个光量子的能量大于金属原子对电子的束缚能,就能够打出电子。 这正好解释了为什么频率决定了能否打出电子。而提高光的强度,则对应着提高光量子的数量,光量子越多,打出来的电子越多,强度决定了打出电子的数量。好了,先生们,现在光电效应被完美解释。

而后爱因斯坦根据这个思路写出一个方程, 等号左边是被打出来的电子具有的动能,等号右边是单个光量子的能量减去打出电子所需要的最小能量。

我们需要注意到,虽然爱因斯坦成功解释了光电效应,但是这有一个前提,这个前提是:普朗克的量子假说。 爱因斯坦在这里对于 光进行了量子化处理,认为光是一种光量子。 在当时,光被认为是波,波是连续的,而量子是一份一份的,不连续的。 爱因斯坦此举无疑是挑战原有的经典物理体系,是天才的想法,更是看起来离经叛道的想法。

其实在普朗克提出量子假说后,普朗克本人都不太相信,量子到底是个什么东西,到底存在吗,普朗克本人不确定。而爱因斯坦运用量子论解释了光电效应,这是开创性的工作。 毫无疑问,爱因斯坦使用量子论观点,成功解释了光电效应,这无疑是对量子力学正确性的一种巨大肯定。

量子论对于光电效应的成功解释为量子力学的发展注入了强大的力量,更是对量子论的进一步发展,是量子论建立过程中的里程碑事件。 这让人们正式把量子论拿到台面上来疯狂讨论,在此之后,量子论进入了一个高速发展的时期,薛定谔,德布罗意,海森堡,波恩们你方唱罢我方登场,开启了量子力学黄金时代。

参考文献:

【1】曹天元. 上帝掷骰子吗:量子物理史话[M].2006.

【2】Feynman. The Feynman Lectures on Physics[M].2000.

【3】周世勋. 量子力学教程第二版[M].2008.

【4】曾谨言. 量子力学[M].1990.

实质是以能量子的形式传递和吸收

光电效应是一个很重要而神奇的现象,简单来说,具体指在一定频率光子的照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,从能量转化的角度来看,这是一个光生电,光能转化为电能的过程。

光电效应的公式:hv=ek+w。

其中,hv是光频率为v的光子所带有的能量,h为普朗克常量,v是光子的频率,ek是电子的最大初动能,w是被激发物质的逸出功。

一、光电效应的基本性质

1、每一种金属在产生光电效应时都存在极限频率,或称截止频率,即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长,或称红限波长,当入射光的频率低于极限频率时,无论多强的光都无法使电子逸出。

2、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关,而与光强无关。

3、光电效应的瞬时性。实验发现,即几乎在照到金属时立即产生光电流,响应时间不超过十的负九次方秒( 1ns )。

4、入射光的强度只影响光电流的强弱,即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目。

二、光电效应的逸出功

逸出功指的是,光照射金属时,电子从金属表面逃逸必须要克服束缚而做的功。常用单位是电子伏特eV,金属材料的逸出功不但与材料的性质有关,还与金属表面的状态有关,在金属表面涂覆不同的材料可以改变金属逸出功的大小。当外界的光能量低于逸出功时,不会发生光电效应。

三、理解光电效应需注意的几个地方

1、体现的是粒子性。

2、光电效应的发生条件是光子频率必须大于等于截止频率,即光子能量要够大。

3、光电效应发生时间极短,没有滞后。

4、一个光子对应一个电子,激发出来的叫光电子。

5、光的强度增加,指的是单位时间内的光子个数增加。光强的增加会增加电流的大小,不会增加电子的初动能。

扩展资料:

光电效应现象是赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时,偶然发现的,而这一现象却成了突破麦克斯韦电磁理论的一个重要证据。

爱因斯坦在研究光电效应时给出的光量子解释,不仅推广了普朗克的量子理论,证明波粒二象性不只是能量才具有,光辐射本身也是量子化的,同时为唯物辩证法的对立统一规律提供了自然科学证据,具有不可估量的哲学意义。

这一理论还为波尔的原子理论和德布罗意物质波理论奠定了基础,密立根的定量实验研究不仅从实验角度为光量子理论进行了证明,同时也为波尔原子理论提供了证据。

1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广。

他指出,不仅黑体和辐射场的能量交换是量子化的,而且辐射场本身就是由不连续的光量子组成,每一个光量子的能量与辐射场频率之间满足ε=hν,即它的能量只与光量子的频率有关,而与强度(振幅)无关。

根据爱因斯坦的光量子理论,射向金属表面的光,实质上就是具有能量ε=hν的光子流。

如果照射光的频率过低,即光子流中每个光子能量较小,当他照射到金属表面时,电子吸收了这一光子,它所增加的ε=hν的能量仍然小于电子脱离金属表面所需要的逸出功,电子就不能脱离开金属表面,因而不能产生光电效应。

如果照射光的频率高到能使电子吸收后其能量足以克服逸出功而脱离金属表面,就会产生光电效应。此时逸出电子的动能、光子能量和逸出功之间的关系可以表示成:光子能量-移出一个电子所需的能量(逸出功)=被发射的电子的最大初动能。

即:Εk(max)=hv-W0,这就是爱因斯坦光电效应方程。

参考资料来源:百度百科:光电效应

光子具有能量 光子和原子的电子发生碰撞,把能量全部传递给电子而本身消失 ,电子得到能量后发生跃迁 这个过程称为电离。简单的 说就是通过和电子的碰撞 把能量损失掉本身消失

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