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光子的能量究竟可分吗?

温柔哥4年前 (2018-06-03)对话1000

光子的能量究竟可分吗?

康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设。这在物理学发展史上占有重要的位置。光子在介质中和物质微粒相互作用时,可能使得光向任何方向传播,这种现象叫光的散射.1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大,他认为这是光子和电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样,不仅具有能量,也具有动量,碰撞过程中能量守恒,动量也守恒.按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差,结果跟实验数据完全符合,这样就证实了他的假设。这种现象叫康普顿效应。

但是在高中物理教学中,涉及到光电效应现象时都认为光子的能量时不可分的,所以电子只能吸收能量大于逸出功的光子;在波尔能级跃迁内容时,原子只能吸收恰能等于能级能量差的光子,而不能吸收一部分,因为光子能量不可分。

在两种情况下,出现了完全不同的两种结论,那么到底光子的能量可分吗?


网友一:量子力学的角度来看,一个电子,当动能不同时,德布罗意波长不同,光子亦然,光子与介质发生作用,能量发生改变是很正常的事,随之波长发生改变,这样光子能量当然可分。仔细考虑一下弹性散射和非弹性散射,光子一旦发生非弹性散射,波长会发生改变,颜色会变,意味着能量可分。仅供参考

如果能量可以再分,那么光电效应又如何解释呢!!


网友二:在光的传播过程中,我们认为,光的频率是不会改变的,即光不管穿过什么介质,颜色都不会改变。正因为如此,在波尔的能级跃迁理论中,原子如果向高能级跃迁时,或者能吸收光子能量,此时光子能量刚好等于能级能量差,多一分都不行,少一分都不可,因为其能量不可分,或者不吸收,那就是其能量不合适。但是康普顿散射现象中,发现光子频率改变了,即其能量减少了。从而出现矛盾。这里讲的时独立的光子。


网友三:首先你认为光子是物质的集合体还是能量的集合体? 我想你是物理教师应更明白!通俗的说物质能量是可以转化的,减少的能量也许是以另一种物质的形式存在而储存了!甚至从大的方面说:整个世界就是一个混合的能量与质量的集合,就这样循序的发展着,所以人类这个物质形体的一类才能生存!


网友四:康普顿散射中,光子把部分能量传递给了电子,频率当然降低,光在穿过地球的引力场时与地球发生相互作用,暂时把地球看成一个大电子,就容易理解为什么发生红移了。你们认为的“光不管穿过什么介质,颜色都不会改变”怎么解释康普顿散射现象,这可是实验结果呀?


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