Transcript 黑體輻射與普朗克光量子假說    十九世紀末，黑體輻射的問題困擾了很多科學家，紛紛提出很多理論 與假設來解釋，但總是不盡理想。1900年底，普朗克(Planck, 1858~1947)用了一個能量不連續的簡諧振子假設，依照波茲曼的統計 方法，提出了黑體輻射公式。 -34 J.s。  1900年12月14日，普朗克假設：E = hf， h = 6.6260754×10 普朗克的假說具有劃時代的意義，為物理學開啟了新的紀元。但當時， 在最初五年之內，沒有人對這個假說有信心，就連普朗克本人也不太 相信，一直企圖想回到過去，用連續來代替不連續。 1905年，愛因斯坦在他的《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》 論文中，發展了普朗克的量子假說，大膽提出了光量子概念和光電方 程式，解釋了光電效應的現象。 1918年，諾貝爾物理學獎頒給普朗克。 1921年，諾貝爾物理學獎頒給愛因斯坦。 1923年，諾貝爾物理學獎頒給密立根。 Max Planck (1858–1947) 光電效應的歷史發展       1887 赫茲(Hertz,1857~1894)在研究電磁場波動性質時無意 中發現光電效應的現象。 1899 J.J.湯木生(J.J.Thomson,1856~1940)測量光電流的荷質 比，肯定光電流和陰極射線同樣都是高速運動的電子。 1900 雷納 (Lenard,1862~1947)，研究光電效應，發現改變 光的強度對截止電壓沒有影響，1902 提出觸發假說。 1900年12月14日，普朗克(Planck, 1858~1947)用了一個能量 不連續的簡諧振子假設，E = hf，解釋了黑體輻射結果。 1905 愛因斯坦(Einstein,1879~1955)提出光量子理論和光電 方程。在密立根實驗證實他的光電方程後，光量子理論才 開始被人們接受。(註：光子一詞是1926年由路易斯(Lewis) 提出的) 1904~1916 密立根(Millikan,1868~1953)歷經了十多年，終 於在1916年發表實驗證實愛因斯坦的光量子理論和光電方 程，並由此測得普朗克常數。 數據：Problem.

黑體輻射與普朗克光量子假說



十九世紀末，黑體輻射的問題困擾了很多科學家，紛紛提出很多理論
與假設來解釋，但總是不盡理想。1900年底，普朗克(Planck,
1858~1947)用了一個能量不連續的簡諧振子假設，依照波茲曼的統計
方法，提出了黑體輻射公式。
-34 J.s。
 1900年12月14日，普朗克假設：E = hf， h = 6.6260754×10
普朗克的假說具有劃時代的意義，為物理學開啟了新的紀元。但當時，
在最初五年之內，沒有人對這個假說有信心，就連普朗克本人也不太
相信，一直企圖想回到過去，用連續來代替不連續。
1905年，愛因斯坦在他的《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》
論文中，發展了普朗克的量子假說，大膽提出了光量子概念和光電方
程式，解釋了光電效應的現象。
1918年，諾貝爾物理學獎頒給普朗克。
1921年，諾貝爾物理學獎頒給愛因斯坦。
1923年，諾貝爾物理學獎頒給密立根。
Max Planck
(1858–1947)
光電效應的歷史發展






1887 赫茲(Hertz,1857~1894)在研究電磁場波動性質時無意
中發現光電效應的現象。
1899 J.J.湯木生(J.J.Thomson,1856~1940)測量光電流的荷質
比，肯定光電流和陰極射線同樣都是高速運動的電子。
1900 雷納 (Lenard,1862~1947)，研究光電效應，發現改變
光的強度對截止電壓沒有影響，1902 提出觸發假說。
1900年12月14日，普朗克(Planck, 1858~1947)用了一個能量
不連續的簡諧振子假設，E = hf，解釋了黑體輻射結果。
1905 愛因斯坦(Einstein,1879~1955)提出光量子理論和光電
方程。在密立根實驗證實他的光電方程後，光量子理論才
開始被人們接受。(註：光子一詞是1926年由路易斯(Lewis)
提出的)
1904~1916 密立根(Millikan,1868~1953)歷經了十多年，終
於在1916年發表實驗證實愛因斯坦的光量子理論和光電方
程，並由此測得普朗克常數。
數據：Problem 70 (Ch38)
1906諾貝爾獎
1905諾貝爾獎
1918諾貝爾獎
1921諾貝爾獎
1923諾貝爾獎
什麼是光電效應？
Fig. 38-1 An apparatus used to study the
photoelectric effect. The incident light shines
on target T, ejecting electrons, which are
collected by collector cup C. The electrons
move in the circuit in a direction opposite the
conventional current arrows. The batteries
and the variable resistor are used to produce
and adjust the electric potential difference
between T and C.

陰極(target T)在光的照射下(特別是紫外光)，會更容易放出帶負電
的粒子稱為光電子(photoelectrons)，它們形成電流，稱為光電流
(photoelectric current)。

電池和可變電阻產生逆向電壓，為得是要測量光電子之動能。
當測得電流為零時，此時電壓稱為截止電壓。

光電效應的特別現象
• 光的頻率低於某一臨界值時，不論光有
多強，也不會產生光電流，這個臨界值
稱為截止頻率，截止頻率隨金屬板的種
類而異。
• 光照到金屬表面，光電流就立刻產生。
古典物理(光是波)無法解釋此現象
1900年，雷納發現改變光的強度對截止電壓沒有影響，
1902 提出觸發假說，1905得諾貝爾獎。
光電效應的二個重要實驗（第一個）

第一個實驗：1900 雷納 (Lenard,1862-1947)發現改變光的強度對截止
電壓(stopping potential)沒有影響
 截止電壓 V
stop： Kmax= eVstop

1902年，雷納提出觸發假說，1905得諾貝爾獎。
用古典理論計算，需要一段時間
才能射出光電子來。
但實驗結果卻不然。
1905年 Einstein 光電方程



1905年，愛因斯坦在他的《關於光的產生和轉化的一個
試探性觀點》論文中，發展了普朗克的量子假說，大膽
提出了光量子概念和光電方程式，解釋了光電效應的現
象。
光量子概念：E = hf
光電方程式程式(photoelectric equation)：
hf  K max  
hf  eVstop  
功函數(work function)
光電效應的二個重要實驗（第二個）


第二個實驗：1916，密立根(Millikan,1868-1953, 美)
1904~1916 密立根(Millikan,1868-1953, 美)歷經了十多年，
終於在1916年發表實驗證實愛因斯坦的光量子理論和光電
方程，並由此測得普朗克常數，1923得諾貝爾獎。
 截止電壓 V
stop： Kmax=eVstop
 截止頻率 f
0
hf  K max  
功函數
hf  eVstop  
Vstop
h

( )f 
e
e
怎樣讀取截止電壓？
黃光應該有二條
紫外線看不看得到？
怎知電池有沒有電？
（用完請 off）
紫外I
紫外II