高中物理中的量子概率事件

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物理学中的概率统计与随机性分析

物理学中的概率统计与随机性分析

物理学中的概率统计与随机性分析概率统计与随机性分析在物理学中扮演着重要的角色,它可以帮助我们更好地理解和描述自然现象中的不确定性。

以下是物理学中概率统计与随机性分析的相关知识点:1.随机现象:随机现象是指在相同条件下,结果不可预测的事件。

物理学中的随机现象包括量子力学中的粒子行为、大气中的湍流流动等。

2.概率:概率是用来描述随机现象发生可能性大小的数值。

概率的取值范围在0到1之间,其中0表示不可能发生,1表示必然发生。

3.统计平均:统计平均是指对大量随机现象的观察结果进行平均得到的值。

在物理学中,统计平均可以用来描述系统的宏观性质。

4.概率分布:概率分布是用来描述随机变量取值概率的函数。

常见的概率分布包括均匀分布、正态分布、指数分布等。

5.期望值:期望值是随机变量可能取值的加权平均,反映了随机变量的平均性质。

期望值在物理学中可以用来描述系统的平均行为。

6.方差和标准差:方差是描述随机变量取值分散程度的统计量,标准差是方差的平方根。

方差和标准差在物理学中可以用来衡量系统的波动性和不确定性。

7.大数定律:大数定律指出,在相同条件下,大量独立重复实验的样本平均值趋近于总体平均值。

大数定律在物理学中为实验结果的可靠性提供了数学依据。

8.中心极限定理:中心极限定理指出,大量独立随机变量的和(或平均)趋近于正态分布。

中心极限定理在物理学中解释了为什么许多自然现象呈现出正态分布的特点。

9.随机过程:随机过程是指在时间或空间上连续变化的随机现象。

物理学中的随机过程包括布朗运动、随机波动等。

10.贝叶斯统计:贝叶斯统计是一种基于先验知识和观测数据进行概率推断的方法。

在物理学中,贝叶斯统计可以用来更新对系统状态的认识。

11.蒙特卡洛方法:蒙特卡洛方法是一种基于随机抽样进行数值计算的方法。

在物理学中,蒙特卡洛方法可以用来模拟复杂系统的行为。

12.误差分析:误差分析是研究测量结果与真实值之间差异的统计方法。

在物理学实验中,误差分析可以帮助我们评估测量结果的可靠性。

高中物理竞赛基础:量子力学初步

高中物理竞赛基础:量子力学初步

§3、2 量子力学初步3.2.1、 物质的二象性①光的二象性:众所周知,光在许多情况下(干涉、偏振、衍射等)表现为波动性,但在有些情况下(如光电效应、黑体辐射等)又表现为粒子字。

因而对光完整的认识应是光具有波粒二象性。

一个光子的能量: E=hv v 是光的频率,h 是普朗克常数光子质量: 22c hv c E m == 秒焦∙⨯=-341063.6h光子动量:c hvmc P == ②德布罗意波 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子。

他认为,波粒二象性是一切微观粒子共有的特性。

第一个实物粒子在自由运动时所具有的能量为E 、动量为p ,这样的自由粒子必定对应一个振动频率为v 、波长为λ的平面简谐波。

这两组特征量之间的关系仍是λhp hv E =⋅=自由的实物粒子所对应的平面简谐波常称为物质波或德布罗意波,它的客观真实性已为许多实验所证实。

物质波的物理意义究竟是什么?波是振动状态在空间传播形成的,波在空间某处振动状态的强弱可用该处振幅的平方米来表征。

对于光波,若某处振幅平方较大,则该处的光较强,光子数较多,这也意味着光子在该处出现的可能性较大,物质波也是如此。

物质波若在某处振幅的平方较大,则实物粒子在该处出现的可能性较大,可能性的大小可定量地用数学上的概率大来表述,物质波各处振幅的平方便与粒子在该处出现的概率联系起来,这就是物质波的物理意义。

例1、试估算热中子的德布罗意波长。

(中子的质量kg m n 271067.1-⨯=)热中子是指在室温下(T=300K )与周围处于热平衡的中子,它的平均动能eV J kT 038.01021.63001038.123232123=⨯=⨯⨯⨯==--ε 它的方均根速率s m m v n 32721107.21067.11021.622⨯≈⨯⨯⨯==--ε,相应的德布罗意波长 nm v m h n 15.027001067.11063.62734=⨯⨯⨯==--λ这一波长与X 射线的波长同数量级,与晶体的晶面距离也有相同的数量级,所以也可以产生中子衍射。

量子力学中的量子随机性与概率论

量子力学中的量子随机性与概率论

量子力学中的量子随机性与概率论量子力学是一门研究微观世界的物理学理论,它描述了微观粒子的行为和性质。

在量子力学中,有一个重要的概念就是量子随机性。

量子随机性指的是在特定条件下,量子系统的行为是无法预测的,只能通过概率来描述。

量子随机性的出现与概率论密切相关。

概率论是一门研究随机事件的发生规律和数量关系的数学理论。

在概率论中,我们可以通过统计方法来预测和描述随机事件的发生概率。

而在量子力学中,由于量子随机性的存在,我们只能通过概率来描述量子系统的行为。

量子随机性的根源可以追溯到量子力学的基本原理之一——不确定性原理。

不确定性原理指出,对于某些物理量,如位置和动量,无法同时精确地确定它们的值。

这意味着在某一时刻,我们无法准确预测一个量子粒子的位置和动量。

这种不确定性导致了量子系统的行为是随机的。

量子随机性在实验中得到了充分的验证。

例如,著名的双缝实验就展示了量子随机性的存在。

在双缝实验中,光子通过两个狭缝后,会形成干涉图样。

然而,当我们尝试观测光子通过哪个缝时,干涉图样就会消失,光子的行为变得随机。

这说明光子的行为受到观测的影响,具有随机性。

量子随机性的存在对科学和技术的发展有着深远的影响。

首先,量子随机性使得量子计算成为可能。

传统的计算机使用的是经典比特,即0和1两种状态来存储和处理信息。

而量子计算机则使用的是量子比特,即量子叠加态,可以同时处于0和1两种状态。

这种量子随机性使得量子计算机可以进行并行计算,大大提高了计算速度。

其次,量子随机性也在量子通信中起到重要作用。

量子随机性可以用于生成随机数,而随机数在密码学中起到至关重要的作用。

通过利用量子随机性生成的随机数,可以提高密码的安全性,防止密码被破解。

此外,量子随机性还在量子力学的基础研究中发挥着重要作用。

科学家们通过研究量子随机性,可以深入理解量子系统的本质和行为。

这对于揭示微观世界的奥秘和推动科学的发展具有重要意义。

总之,量子力学中的量子随机性与概率论密切相关。

量子隧穿概率公式

量子隧穿概率公式

量子隧穿概率公式
《量子隧穿概率公式》
欢迎您访问本文档,本文档详细介绍了量子隧穿概率公式,它是量子物理学中的一种量子力学理论。

量子隧穿概率公式是一个复杂的表达式,它描述了一个原子从原子核在某个势垒处转移到另一个更高能量状态的可能性。

在量子物理学中,电子可以“跳跃”从较低能级到较高能级,这一现象被称为“量子隧穿”。

一般来说,量子隧穿概率公式可以表示为:
T = K abs(Ψf* Ψi)^2
其中,K是受元素周期性表的影响而引入的一个常数,Ψf表示电子最终状态的密度波函数,Ψi表示电子原始状态的密度波函数。

这一公式可以解释为:
T=K|Ψf*Ψi|^2
这个公式表示,电子从低能量态转移到高能量态的概率可以通过两个密度波函数积的模平方,乘以一个常数K来表示。

这个K常数受元素周期表影响,对不同的元素而言,K值存在一定的差异。

量子隧穿概率公式是一个可以用来描述“量子隧穿”过程的复杂表达式,可以用来计算特定原子从低能量状态到较高能量状态的可能性。

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量子随机性与量子力学中的偶然性解释

量子随机性与量子力学中的偶然性解释

量子随机性与量子力学中的偶然性解释引言:量子力学作为物理学中的基础理论,已经为我们解释了许多微观世界的奇异现象。

其中一个引人注目的特性就是量子随机性,即在相同的条件下,量子系统的测量结果是具有一定的概率性的。

这种随机性给人一种偶然性的感觉,然而,这种偶然性并非是真正的随机,而是由量子力学的基本原理所决定的。

本文将深入探讨量子随机性的本质,并解释量子力学中的偶然性现象。

一、量子随机性的基本原理量子力学中的随机性源于测量结果的不确定性。

根据量子力学的基本原理,对于一个量子系统而言,其状态可以用波函数来描述。

而波函数则可以通过薛定谔方程来演化。

然而,当我们对一个量子系统进行测量时,波函数将坍缩为某个确定的态,而具体坍缩到哪个态则是具有一定概率的。

这种概率性的测量结果就是量子随机性的体现。

二、量子随机性的实验验证为了验证量子随机性的存在,科学家们进行了一系列的实验。

其中一个著名的实验是贝尔不等式实验。

该实验通过测量两个纠缠态的相关性,来验证量子系统的随机性。

实验结果表明,量子系统的测量结果与经典概率的预期结果存在明显的差异,这进一步证明了量子随机性的存在。

三、量子力学中的偶然性解释尽管量子随机性给人一种偶然性的感觉,但是它并不是真正的偶然。

量子力学提供了一种解释,即量子随机性是由于我们无法完全确定量子系统的初始状态所导致的。

根据海森堡的测不准原理,我们无法同时确定一个粒子的位置和动量,因此也就无法完全确定其初始状态。

这种不确定性导致了量子系统的随机性。

四、量子随机性的应用量子随机性不仅仅是一个理论概念,它还有一些实际应用。

其中一个重要的应用就是量子随机数生成。

由于量子随机性的不可预测性,可以利用量子系统的随机性生成高质量的随机数。

这在密码学和随机算法中有着重要的应用。

五、量子随机性的局限性尽管量子随机性在理论和实验上得到了广泛的验证,但是它仍然存在一些局限性。

首先,量子随机性只能在微观世界中得到充分的体现,而在宏观世界中,经典概率仍然可以很好地描述现象。

量子化现象(高中物理)

量子化现象(高中物理)

不具有波动性了
D.光的波粒二象性应理解为在某种场合下光的波动性表现明显,
在另外某种场合下,光的粒子性表现明显
答案:C
解析:个别光子的行为表现出粒子性,大量光子的行为表现出波
动性;光与物质相互作用时表现出粒子性,光的传播规律表现出波
动性,光的波动性和粒子性都是光的本质属性,光的波动性表现明
显时仍具有粒子属性,因为波动性表现为粒子分布概率;光的粒子
目标导航 预习导引
自主预习 合作探究
一二
一、量子论的建立过程 1.普朗克提出能量子假说 (1)黑体及黑体辐射:黑体是能够吸收照射到它上面的全部辐射而 无反射的物体.黑体辐射是指黑体发出的电磁辐射. (2)经典物理学的困难:应用经典物理学的连续性的观念进行的理 论分析与黑体实验结果不相符合. (3)能量子假说:物质发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是 一份一份进行的,每一份就是一个最小的能量单位,称为能量子,能 量子的能量ε=hν,ν是辐射的频率,h为普朗克常量,其值为 h=6.63×10-34 J·s.
知识精要 典题例解
迁移应用
【例1】 金属在一束频率为ν1的光照射下,恰能发生光电效应,改 用另一束强度相同、频率为ν2(ν2>ν1)的光照射时,则( )
A.逸出的光电子初动能减小 B.逸出的光电子初动能增加 C.不能发生光电效应 D.逸出的光电子初动能不变 解析:由光电效应过程中的能量关系Ek=hν-W知道,用频率为ν2的 光照射时,逸出的光电子最大初动能增加.B项正确. 答案:B
迁移应用
一、光子说对光电效应的解释
当光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸
收,电子吸收的能量足够大时,能克服金属内部的引力做功,离开金 属表面逃逸出来,成为光电子.根据能量守恒定律有 12mv2=hν-W ,即 光电子的最大初动能等于光子的能量减去金属的逸出功.

量子力学中的量子概率干涉与量子干涉仪

量子力学中的量子概率干涉与量子干涉仪

量子力学中的量子概率干涉与量子干涉仪量子力学是描述微观世界的一个重要理论,它涉及到许多独特的现象和概念。

其中,量子概率干涉与量子干涉仪是量子力学中的两个关键概念。

本文将详细介绍量子概率干涉与量子干涉仪的基本原理和应用。

一、量子概率干涉在经典物理中,概率是通过频率来描述的。

而在量子力学中,概率具有一种全新的解释方式——干涉。

量子概率干涉是指当一个量子系统同时存在多个可能的状态时,这些状态之间会相互干涉,从而影响到最终测量结果的概率分布。

一个经典的例子是双缝实验。

当一个粒子通过两个微小的缝隙时,它既可以通过第一个缝隙,也可以通过第二个缝隙。

然而,由于量子力学的特性,双缝实验中的粒子可以同时存在于两个缝隙中,从而出现干涉现象。

当这些粒子到达屏幕时,其相干性会导致一些区域出现亮条纹,而其他区域则是暗的。

而这些亮暗的分布正是概率干涉的结果。

二、量子干涉仪量子干涉仪是用来观察量子概率干涉的实验装置。

它通常由光源、分束器、反射镜和探测器等组件构成。

量子干涉仪的原理可以用波粒二象性解释。

当光通过分束器时,它们会被分成两束,并分别通过两条路径进行传播。

当这两束光线重新相遇时,它们会发生干涉现象。

最常见的量子干涉仪是杨氏双缝干涉仪。

它包括一个光源、一个分束器和一个屏幕。

当光通过分束器时,它会被分成两束,并分别通过两个较窄的缝隙。

然后,两束光线重新相遇,形成干涉条纹。

除了杨氏双缝干涉仪外,还有其他类型的量子干涉仪,如马赫-曾德尔干涉仪和布拉格反射式干涉仪等。

这些不同类型的干涉仪都有各自的特点和应用,但它们都基于量子概率干涉原理。

三、量子概率干涉与实际应用量子概率干涉不仅是量子力学理论的重要组成部分,而且在实际应用中发挥着重要作用。

首先,量子概率干涉在精密测量中具有广泛的应用。

在干涉仪中,由于量子概率干涉的存在,我们可以通过干涉条纹的分布来确定光的波长、物体的位置等。

这为科学家们提供了一种非常精确的测量手段,进而推动了科学研究的进展。

量子力学中的概率与统计解析

量子力学中的概率与统计解析

量子力学中的概率与统计解析量子力学是一门描述微观世界的物理学理论,它的基本原理是概率性的。

在量子力学中,概率与统计解析起着至关重要的作用,它们帮助我们理解微观粒子的行为以及量子系统的性质。

首先,我们来探讨量子力学中的概率解析。

在经典物理学中,我们可以准确地预测物体的运动轨迹和性质。

然而,当我们进入微观世界,情况就完全不同了。

根据量子力学的原理,粒子的位置、动量、能量等物理量并不具有确定的值,而是具有一定的概率分布。

这就意味着,我们无法准确地预测一个粒子在某一时刻的具体状态,只能给出其出现在某个位置或具有某个动量的概率。

量子力学中的概率解析可以通过波函数来描述。

波函数是一个复数函数,它包含了粒子的全部信息。

根据波函数的模的平方,我们可以得到粒子出现在不同位置的概率分布。

这就是著名的波函数坍缩理论,即当我们对一个量子系统进行测量时,波函数会坍缩成一个确定的状态,而在测量之前,粒子的状态是处于一个叠加态的。

概率解析在量子力学中的应用非常广泛。

例如,薛定谔方程是描述量子系统演化的基本方程,它可以通过求解一维或多维波动方程得到。

薛定谔方程的解就是波函数,通过对波函数进行概率解析,我们可以得到粒子的能量谱、波函数的时间演化等信息。

此外,概率解析还可以用于解释量子隧穿效应、量子纠缠等奇特现象。

接下来,我们来探讨量子力学中的统计解析。

统计解析是指通过对大量粒子的行为进行统计分析,从而得到宏观物理量的平均值和概率分布。

在经典物理学中,统计力学是一门重要的理论,它成功地解释了气体的热力学性质。

然而,在量子力学中,由于粒子的量子性质,统计解析变得更加复杂和深入。

量子统计力学是研究量子系统的统计行为的理论。

它基于玻尔兹曼分布和费米-狄拉克分布、玻色-爱因斯坦分布等统计分布函数,描述了不同类型粒子的行为。

根据不同粒子的统计行为,我们可以得到宏观物理量的平均值和概率分布。

例如,费米子(如电子)遵循费米-狄拉克分布,玻色子(如光子)遵循玻色-爱因斯坦分布。

量子力学的概率解释

量子力学的概率解释

量子力学的概率解释量子力学是一门深奥而神秘的物理学科,它的奠基人之一是著名的科学家海森堡。

量子力学挑战了经典物理学的常识,引入了概率解释来描述微观世界的现象。

本文将探讨量子力学的概率解释,并尝试解释其中的一些重要概念和实验。

概率是人们日常生活中经常接触的一个概念,比如掷硬币的结果就是一个典型的概率事件。

然而,当我们深入研究微观世界时,常识中的概率论似乎不再适用。

在量子力学中,概率不再是简单地描述事件发生的可能性,而是与波函数和测量不确定性紧密相关的。

首先,我们需要了解波函数的概念。

波函数是量子力学中描述粒子状态的数学工具。

它是一个复数函数,通常用Ψ表示。

波函数的模的平方代表了找到粒子在某个位置的概率。

这就是著名的概率幅。

波函数的平方不仅描述了可能的位置,还包含了粒子其他性质的信息,比如动量和自旋。

在量子力学中,测量是一个重要的概念。

通过测量,我们可以获取粒子的某一性质的具体数值。

然而,在进行测量之前,我们无法确定粒子的确切状态。

这就是所谓的不确定性原理,由海森堡提出。

不确定性原理告诉我们,同时确定粒子位置和动量的确切数值是不可能的。

在量子力学中,概率是通过观测而来的。

当我们进行实验时,我们只能观测到粒子在某个位置的概率分布。

比如双缝干涉实验中,我们可以观察到粒子在干涉屏上出现的分布图案,但无法确定粒子究竟经过哪条缝。

这里的概率不是由粒子的本性决定的,而是由我们的观测方式决定的。

量子力学的概率解释还涉及到了量子纠缠的概念。

量子纠缠是指两个或多个粒子之间存在一种特殊的相互关系,使得它们的状态无论多远都是相关的。

这意味着当我们测量一个粒子的状态时,它的另一个纠缠粒子的状态也会瞬间发生变化。

爱因斯坦曾经将这种现象称之为“鬼魅般的遥相互动”。

量子力学的概率解释令人困惑,甚至有些不可思议。

然而,概率解释在一系列实验证据中得到了验证。

例如,基于概率解释,量子力学可以成功解释氢原子光谱线的分裂、电子云的空间分布以及原子核衰变等现象。

高中物理必修三第六章 第五节 量子化现象

高中物理必修三第六章 第五节 量子化现象
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9.40瓦的白炽灯,有5%的能量转化为可见光.设所发射的可见光的平均 波长为580 nm,那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少?(普朗克常 量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s,c=λν) 答案 5.8×1018个
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波长为 λ 的光子能量为 ε=hν=hcλ.
√C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子,且光子的能量等于前后两个
能级之差
√D.由于能级的存在,原子放出的光子的能量是分立的,所以原子的发射
光谱只有一些分立的亮线
原子的能量是量子化的,原子从高能级会自发地向低能级跃迁,向外 放出光子.光子的能量hν=E初-E末,由于能级的分立性,放出的光子 的能量也是分立的,所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线,故C、 D正确.
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考点三 原子结构的玻尔理论 5.(多选)关于氢原子结构的玻尔理论,下列说法正确的是 A.电子绕核运动的轨道半径是可以连续变化的
√B.电子绕核运动时的能量是不连续的,只能是一些特定值 √C.只有当电子在不同轨道之间跃迁时,才辐射光子 √D.玻尔理论由于没有彻底挣脱经典物理学理论的束缚,其本身仍存在不
若恰能引起人眼的感觉,则进入人眼的光子数至少为
A.1个
√B.3个
C.30个
D.300个
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每个光子的能量为 E0=hν=hcλ,能引起人的眼睛视觉效应的最小能量 E 为 10-18 J, 由 E=nE0 得能引起人眼的感觉,进入人眼的光子数至少为 n=EE0=Ehcλ =6.6130- ×181×0-53.49××31×0-1708个=3 个.
C.在光的干涉中,暗条纹处是光子不会到达的地方
√D.在光的干涉中,亮条纹处是光子到达概率最大的地方

高中物理选修3-5波粒二象性知识点总结

高中物理选修3-5波粒二象性知识点总结

⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点总结 波粒⼆象性是⾼考常考的内容,也是⾼中物理选修3-5课本中的重要知识点,下⾯是店铺给⼤家带来的⾼中物理波粒⼆象性知识点,希望对你有帮助。

⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点 ⼀、能量量⼦化 1、量⼦理论的建⽴:1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最⼩能量值ε的整数倍,这个不可再分的能量值ε叫做能量⼦ ε= hν h为普朗克常数(6.63×10-34J.S) 2、⿊体:如果某种物体能够完全吸收⼊射的各种波长电磁波⽽不发⽣反射,这种物体就是绝对⿊体,简称⿊体。

3、⿊体辐射:⿊体辐射的规律为:温度越⾼各种波长的辐射强度都增加,同时,辐射强度的极⼤值向波长较短的⽅向移动。

(普朗克的能量⼦理论很好的解释了这⼀现象) ⼆、科学的转折光的粒⼦性 1、光电效应(表明光⼦具有能量) (1)光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步,但是它并不能解释光电效应的现象。

在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电⼦的现象叫做光电效应,发射出来的电⼦叫光电⼦。

(实验图在课本) (2)光电效应的研究结果: 新教材:①存在饱和电流,这表明⼊射光越强,单位时间内发射的光电⼦数越多;②存在遏⽌电压:;③截⽌频率:光电⼦的能量与⼊射光的频率有关,⽽与⼊射光的强弱⽆关,当⼊射光的频率低于截⽌频率时不能发⽣光电效应;④效应具有瞬时性:光电⼦的发射⼏乎是瞬时的,⼀般不超过10-9s。

⽼教材:①任何⼀种⾦属,都有⼀个极限频率,⼊射光的频率必须⼤于这个极限频率,才能产⽣光电效应;低于这个频率的光不能产⽣光电效应;②光电⼦的最⼤初动能与⼊射光的强度⽆关,只随着⼊射光频率的增⼤⽽增⼤;③⼊射光照到⾦属上时,光电⼦的发射⼏乎是瞬时的,⼀般不超过10-9s;④当⼊射光的频率⼤于极限频率时,光电流的强度与⼊射光的强度成正⽐。

(3)光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱⾦属作为阴极K(与电源负极相连),是因为碱⾦属有较⼩的逸出功。

高中物理量子力学问题解答方法讲解

高中物理量子力学问题解答方法讲解

高中物理量子力学问题解答方法讲解量子力学是现代物理学的重要分支,也是高中物理课程中的一项重要内容。

在学习量子力学时,很多学生常常会遇到一些难以理解和解答的问题。

本文将针对高中物理量子力学问题,介绍一些解答方法和技巧,帮助学生更好地理解和应对这些问题。

一、波粒二象性问题在学习量子力学时,学生常常会遇到波粒二象性的问题。

例如,一个电子在实验中既表现出粒子性,又表现出波动性,这是为什么呢?对于这类问题,学生可以从两个方面进行思考和解答。

首先,可以通过实验现象来说明波粒二象性。

例如,双缝干涉实验中,电子通过双缝后形成干涉条纹,表现出波动性;而在探测屏上的击穿点分布却呈现出粒子性。

其次,可以从理论层面解释波粒二象性。

学生可以引入德布罗意波长的概念,说明物质粒子的波动性与其动量和波长的关系。

通过这样的解答,学生可以更好地理解波粒二象性的本质。

二、不确定性原理问题不确定性原理是量子力学的重要概念之一,也是学生容易困惑的问题之一。

例如,一个粒子的位置和动量同时确定的问题,为什么是不可能的?对于这类问题,学生可以通过思考实验和观察现象来解答。

例如,可以以测量粒子位置和动量为例。

通过测量粒子的位置,会对其动量产生扰动,导致动量的不确定性增大;同样,通过测量粒子的动量,也会对其位置产生扰动,导致位置的不确定性增大。

通过这样的解答,学生可以理解不确定性原理的基本含义,即无法同时准确确定粒子的位置和动量。

三、量子态问题量子态是量子力学中的重要概念,也是学生常常会遇到的问题。

例如,一个粒子的量子态是如何确定的?对于这类问题,学生可以从波函数和量子态的角度进行解答。

学生可以解释波函数的物理意义,即描述粒子在不同位置和状态的概率分布。

通过波函数的变化和演化,可以确定粒子的量子态。

此外,学生还可以通过实例,如自旋态、叠加态等,进一步说明量子态的确定方法和应用。

四、量子力学计算问题在学习量子力学时,学生也会遇到一些需要进行计算的问题。

量子概率知识点总结

量子概率知识点总结

量子概率知识点总结一、引言在量子物理学中,概率是一个非常重要的概念。

与经典物理学不同,量子物理学中存在着诸多现象,例如叠加态、量子纠缠等现象,这些现象都无法用经典概念来解释,而需要借助概率论的方法。

本文将对量子概率的一些重要知识点进行总结,包括叠加态的概率解释、测量过程中的概率演化、量子纠缠的概率描述等。

二、叠加态的概率解释在量子力学中,叠加态是一个非常重要的概念。

叠加态是指一个量子系统处于多个可能状态的叠加之中,而并非单一确定的状态。

在经典物理学中,我们往往认为一个物体的状态要么是A,要么是B,不能同时是A和B。

但在量子物理学中,情况则有所不同,一个量子系统可以同时处于A和B的叠加态中。

这种叠加态的概念对于描述微观粒子的性质非常重要。

对于一个处于叠加态的量子系统,我们可以通过概率的方式来描述其状态。

例如,对于一个粒子处于叠加态的情况,我们无法准确知道它处于哪一种状态,但可以通过概率的方法来描述它处于某种状态的可能性。

这种概率描述可以通过波函数的模长平方来实现。

波函数是描述量子系统状态的数学工具,在量子力学中起着非常重要的作用。

波函数的模长平方即为该状态的概率密度,表示了系统处于各种可能状态的概率大小。

三、测量过程中的概率演化在量子力学中,测量是一个非常重要的过程。

当我们对一个量子系统进行测量时,会让系统处于特定的状态,并且得到一定的测量结果。

在测量过程中,量子系统的状态会发生演化,而这种演化是通过概率的方式来描述的。

当一个系统处于叠加态时,进行测量会让系统坍缩到某个确定的状态上。

在进行测量之前,系统处于叠加态的情况下,我们无法准确知道系统的状态,只能通过概率的方式来描述。

然而,一旦进行测量,系统会坍缩到某个确定的状态上,而这个确定的状态就是通过概率来描述的。

量子力学中的测量演化是通过概率的方式来描述的。

在进行测量之前,系统处于叠加态的情况下,我们可以通过波函数的模长平方来描述系统处于各种可能状态的概率大小。

高三物理学习中的量子力学应用

高三物理学习中的量子力学应用

高三物理学习中的量子力学应用在高三物理学习中,我们不可避免地接触到了量子力学这个领域。

量子力学是一门探索微观世界的学科,它描述了微观粒子的行为和性质。

在物理学界,量子力学无疑是一门重要且具有深远影响的学科。

本文将探讨高三物理学习中量子力学的应用,旨在帮助读者更好地理解和应用这一学科。

一、波粒二象性的认识在经典物理学中,我们往往将光看作是一种波动现象。

然而,通过量子力学的学习,我们发现光既表现出粒子的性质,又表现出波动的性质。

这种既是粒子又是波动的性质被称为波粒二象性。

在高三物理学习中,我们通过学习光电效应和康普顿散射等实验,深入了解了这一现象。

光电效应实验证明了光的粒子性。

当光照射到金属上时,如果光的频率大于金属的逸出功,电子就会被激发出来,形成光电流。

这一实验结果无法用波动模型解释,只有通过把光看作是一束粒子,也就是能量量子,才能解释其结果。

康普顿效应实验证明了光的波动性。

康普顿效应是指入射γ射线与物质中的自由电子相互作用造成散射,在散射过程中,射线的波长发生变化。

这一实验结果只能通过将光看作是波动的现象,通过波长来解释。

二、电子波函数和概率波密度量子力学中,电子的状态是用波函数来描述的。

波函数是电子的概率幅度,它描述了在给定时刻,电子处于不同位置和动量状态的概率。

在高三物理学习中,我们学习了如何通过波函数来计算电子的期望值,如位置期望值和动量期望值。

概率波密度是波函数平方,它描述了电子在空间中分布的概率密度。

在高三物理学习中,我们通过学习氢原子的波函数和概率波密度,深入理解了电子在不同能级和轨道中的分布特点。

这些概念和计算方法为我们解释原子结构、化学键和化学反应等提供了重要的思维工具。

三、不确定性原理及其应用不确定性原理是量子力学的重要概念之一。

不确定性原理指出,对于某个粒子的某个物理量,例如位置和动量,我们不能同时精确地知道其数值。

这是由于测量过程中的不可避免的干扰,永远无法得到完全准确的结果。

人教版高中物理选修三粒子的波动性和量子力学的建立课件

人教版高中物理选修三粒子的波动性和量子力学的建立课件
激光、核磁共振、原子钟,等等。
4.量子力学推动了固体物理的发展。
利用半导体的独特性质发明了晶体管等各类固态电子器件,并结合激光光刻技术制造了大
规模集成电路,俗称“芯片”。靠它们,人们才可以制造体积小且功能强大的电子计算机、智
能手机等信息处理设备,真正走进了信息时代。此外,固体物理学的发展,还为人们带来了低
该波的波长 = ℎΤ。
典例探究
例题1:试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。
解:一个中学生的质量大约为m≈ 50 kg,百米跑时的速度约为ʋ≈7m/s,由
光子的动量表达式有:
. × −
= =
= . × −

×
由计算结果看出,宏观物体的物质波波长非常小,所以很难表现出其波动性。
谢 谢
X射线照在晶体上可以产生衍射,电子打在晶体上也能观察电子衍射。
新知讲解
二、物质波的实验验证
电子衍射实验1
1927年,C.J.戴维森与雷斯特·革末做
电子衍射实验,验证电子具有波动性。
戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投
射到镍单晶,电子束被散射。其强度分布可
用德布罗意关系和衍射理论给以解释,从而
验证了物质波的存在。
新知讲解
四、量子力学的应用
1.借助量子力学,人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性。
2.量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。
核物理的发展,还让人们成功地认识并利用了原子核反应堆所释放的能量——核能。爱因
斯坦说:“这是人们第一次利用太阳以外的能量。”
3.量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。
是不是我们把粒子的图象想得太多,而过分忽略了波的图象呢?”
新知讲解
一、粒子的波动性

量子力学中的单粒子运动的概率描述

量子力学中的单粒子运动的概率描述

量子力学中的单粒子运动的概率描述量子力学是现代物理学的基石之一,它描述了微观世界中微粒的运动行为。

在量子力学中,单个粒子的运动往往无法准确预测,而是通过概率描述其可能出现在不同位置或状态上的可能性。

这种概率描述的核心是波函数,它包含了粒子的全部信息。

量子力学的基本假设是波粒二象性,即微粒既可以表现为粒子,也可以表现为波动。

在经典物理学中,粒子的运动轨迹可以通过牛顿力学方程精确描述,而在量子力学中,粒子的运动则由波函数来描述。

波函数是一个复数函数,它的平方模的积分表示了在某个位置上找到粒子的概率。

对于单个粒子的运动,波函数的演化可以通过薛定谔方程来描述。

薛定谔方程是量子力学的基本方程,它描述了波函数随时间的变化。

通过求解薛定谔方程,我们可以得到粒子的波函数随时间的演化规律,从而了解粒子在不同位置上的可能性。

在量子力学中,波函数的平方模表示了粒子在不同位置上的概率分布。

当我们对波函数进行测量时,根据波函数的平方模,我们可以得到粒子在不同位置上的测量结果。

然而,需要注意的是,量子力学中的测量并不是像经典物理学中那样简单明确的过程,而是具有一定的随机性。

根据量子力学的原理,测量结果并不是确定的,而是具有一定的不确定性。

这是因为在测量时,我们会干扰到粒子的波函数,从而改变了粒子的状态。

这种干扰被称为测量的塌缩,它使得粒子的状态变得确定,而丢失了原本的概率性。

量子力学中的不确定性原理是另一个重要的概念。

根据不确定性原理,我们无法同时准确测量粒子的位置和动量。

这是因为粒子的位置和动量是共享的,当我们对其中一个进行精确测量时,会不可避免地扰动到另一个。

这种不确定性对于单个粒子的运动描述具有重要意义,它限制了我们对粒子位置和动量的同时精确测量。

除了位置和动量,量子力学还可以描述粒子的自旋。

自旋是粒子的内禀属性,它类似于一个旋转角动量。

自旋可以取两个值,分别对应于自旋向上和自旋向下的状态。

在量子力学中,自旋的测量结果也具有概率性,这与位置和动量的测量类似。

量子力学中的扩散过程与概率模型

量子力学中的扩散过程与概率模型

量子力学中的扩散过程与概率模型量子力学是研究微观世界的一门物理学科,其独特和奇妙的性质使得它成为现代科学的基石之一。

量子力学的诞生和发展,彻底颠覆了传统物理学的观念,引领了人类对于自然规律的深入探索。

其中,有一项引人入胜的研究领域是扩散过程和概率模型。

扩散是自然界中广泛存在的一种现象。

它可以描述物质的分子和能量在空间中的传播过程,以及这种传播过程中的不确定性。

在经典物理学中,扩散过程可以用扩散方程和随机漫步模型来描述。

然而,在量子力学中,扩散过程表现出与经典物理学完全不同的规律和行为。

在量子力学中,扩散过程可以通过量子隧穿和量子纠缠等奇妙的现象来解释和理解。

量子隧穿是指量子粒子在经典禁区内出现的概率,即便在经典力学中,由于势垒的存在,粒子是无法穿过的。

这种现象的解释在于波粒二象性的特性,量子粒子既可以像粒子一样存在,也可以像波一样传播。

因此,当量子粒子面临势垒时,它们不仅可以通过经典路径绕过,还存在一定概率通过势垒,进入到禁区内。

这就如同一颗球无法直接穿过高山,但通过隧道却能到达山的另一边。

量子纠缠也是量子扩散过程中的一个关键概念。

当两个或多个量子粒子通过相互作用纠缠在一起时,它们之间的状态会同时变化。

这意味着,当其中一个粒子发生扩散时,与之纠缠的粒子也会随之扩散。

这种纠缠关系在量子力学中被称为“量子纠缠”,它将扩散过程与概率模型相结合,为我们解释了扩散现象的背后规律。

概率模型在量子力学中发挥了重要的作用。

正如我们所知,量子力学对于粒子的位置和动量等物理量的测量结果是具有不确定性的。

然而,通过概率模型的建立,我们可以对粒子在空间中的分布和运动轨迹进行概率性描述,从而得到对扩散过程的更深入理解。

在量子力学中,概率模型的建立和应用可以通过密度矩阵等工具来实现。

密度矩阵是用来描述量子系统状态的一个重要数学工具,它能够提供关于系统状态的全面信息,包括其纯态和混合态。

通过密度矩阵的运算和变换,我们可以得到关于量子粒子位置、动量和能量等物理量的概率分布,进而揭示扩散过程的统计规律和特性。

量子力学的概率解释

量子力学的概率解释

引言:黑体辐射等实验的研究以及光谱实验的诞生,促使了人们对微观世界的不断认识。

经典力学的局限性也日益显著,所面临的一些棘手的问题也越来越多。

因此迫使我们不得不抛弃经典力学,而重新建立一个全新的力学体系——量子力学。

该力学体系描绘了微观世界中,微观粒子的运动行为及其力学特性。

题目:量子力学的概率解释内容摘要:在经典力学中,我们知道物体的运动可由牛顿第二定律描述:22(((),(),()))d rF m r x t y t z t dt ==;方程的解即为物体的动力学方程。

由此方程的解:((),(),())r x t y t z t =;在给定的初始条件下我们即可以知道任意时刻物体在空间所处的位置。

而在微观领域中,微观粒子的运动并不适用于上述的方程所描述。

实验证明他们在某一时刻出现在空间的哪一点上是不确定的。

应该用方程H E ψ=ψ来描述。

比如电子的衍射现象,海森堡的不确定性关系,还有薛定谔为批评哥本哈根学派对量子论的观点而提出的一个思维实验(薛定谔猫)。

本文利用概率与统计的相关概念对量子力学做出一些相关的阐明,并对一些相关的问题(衍射,薛定谔猫等)进行说明。

对单电子体系薛定谔方程作出较为详细的讨论,并加以例题进行进一步说明。

关键词:量子力学、概率与统计、电子衍射现象、薛定谔猫、薛定谔方程 概率统计理论的简单介绍:随机变量X :X 是定义在样本空间Ω上的实值函数;对面门一样本点ω,()X ω是一个实数。

X 离散取值时,为离散随机变量。

X 连续取值时,为连续型随机变量。

本文只介绍连续型随机变量。

概率密度函数:当X 为连续型随机变量时,例如一条直线AB 如图:A 0 1 B 假设现在有一个点落到了AB 上,我们是否能问该点恰好落在0.5x =处的概率是多少?显然这是毫无意义的问题,因为该点恰好落在任意一点上的概率均为零。

(基本事件的个数为无穷)我们只能问该店落在某一区间[,]a b 上的概率是多少?例如[,][0,0.5]a b =;此时概率10.5/12p ==。

0概率事件的名词解释

0概率事件的名词解释

0概率事件的名词解释「0概率事件的名词解释」概率是研究随机事件发生可能性的数学工具,而「0概率事件」是指发生的可能性为零的事件。

虽然表面上看起来很简单,但是深入探讨这个概念可以揭示出一些有趣的现象。

本文将通过几个实际例子和理论解释,来详细探讨0概率事件的名词含义。

1. 碰巧生日相同的概率事件我们都知道,在一个房间里随机选择23个人,至少有两人生日相同的概率非常高。

这个概率事件可以被准确计算出来。

然而,如果我们将人数增加到60人,63人,甚至是365人,那么至少有两人生日相同的概率将为1,即发生的可能性为100%。

这种情况下,我们可以说这个事件的发生概率是1,或者说是一个0概率事件,因为不发生几乎是不可能的。

2. 量子力学中的0概率事件量子力学是研究微观世界的物理学分支,其中的概率是一种基本概念。

在量子领域中,存在着一些观测到的结果概率为零的事件。

例如,根据波粒二象性原理,在双缝干涉实验中,当光子通过实验装置时,有些地方概率为零,即无法观测到光子的出现。

这意味着即便是在一定条件下,这些事件就是不可能发生的。

3. 极限情况下的0概率事件有一类概率事件,即使其发生的可能性为零,但只要将其放大到足够大的群体中,将会出现。

这与概率的性质有关,因为概率是基于频率统计的。

譬如,假设某人掷硬币100次,每次都得到正面朝上。

那么我们可以说他掷到正面的概率为1,即发生的可能性为100%。

然而,我们知道这在实际中几乎是不可能的。

因此,这类事件在极限情况下可能会变成0概率事件。

4. 个体差异引起的0概率事件个人的能力差异可能会导致0概率事件的产生。

例如,面对一个难以解决的数学问题,有些人可能一眼就能找到解决方法,而其他人花费很多时间仍然无法解决。

对于那些无法解决问题的人来说,找到解决办法的概率就接近于零。

这种个体差异产生的0概率事件在各个领域都存在,例如体育比赛中的天才运动员、艺术家的创作灵感等等。

总之,0概率事件是指发生的可能性为零的事件。

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高中物理中的量子概率事件
一、概率波
1、基本内容
微观粒子的运动规律不再能够用经典力学(牛顿定律加运动学)来描述,而要用量子力学来描述,其基本特征是不连续性和概率性,这两点都可以用波函数来表达——粒子在各种条件下,都有相应的波函数,粒子在空间各点出现的概率或相应事件发生的概率,用相应波函数的模的平方来计算。

我们把这种物质粒子的波(物质波)称之为概率波。

2、典型事例
电子的衍射(如右图所示为电子束通过晶格的衍射花样)、干涉现象是
概率波的典型事例。

下面以电子的双缝干涉来谈概率波概念。

如图1所示是光波的双缝干涉现象,同一点光源a发出的光,经过挡板
S2上两个相距很近的狭缝后,在右侧叠加区域发生干涉,光屏F上就可以观
察到明暗相间的干涉条纹。

图1图2
如图2所示,当我们让电子枪发出的大量电子也经过双缝时,我们发现,在检测器上,我们看到了和光波双缝干涉一模一样的双缝干涉图样。

如果我们让电子枪一个一个的发射电子,我们可以看到,检测器的确只能检测到单个单个的电子,且其到达探测器的落点位置看似没有规律,但是当我们观测足够长的时间,我们就会发现检测器上出现了和大量电子同时穿过双缝时看到的一模一样的双缝干涉图样,如图3所示。

图3
这个实验现象表明,单个电子实际上就具有“波动性”——其到达空间各点的概率按波动规律计算,但是由于单个电子到达探测器时显然只能是一个确定的位置,无法显示出其在空间各点出现的概率特征;但是,大量具有同一概率特征的电子同时经过双缝,或者一个又一个具有同一概率特征的电子经过足够长时间累积到数量足够大时,每个电子的概率特征就变为了大量电子的统计特征了,其结果就是按波函数计算出来概率较大的地方电子出现得就多,概率较小的地方电子出现得就少。

二、高中物理中的量子概率事件
除了前述两个典型案例外,高中物理中还涉及到以下五种量子概率事件,事件发生或粒子出现的概率都是由相应的波函数来描述。

1、量子隧穿效应
如图4所示,一个小球沿光滑水平面以某一初速度向右面一个小山坡(势垒)运动,如果小球的初动能小于小球在坡顶的重力势能,则按经典力学的预言,小球不可能越过这个势垒到达小山坡的右侧。

但是,如果小球是微观粒子,即使粒子的能量低于势垒的高度,它也有一定的概率越过势垒到达另一边——粒子在整个空间出现的概率,由弥漫到整个空间的波函数来描述(如图5所示),尽管粒子在势垒另一边出现的概率极低,但是并非为0,这就好像是在山坡底部挖通了一条隧道,小球通过隧道到达了山坡另一侧,所以这个量子效应被称之为量子隧穿效应。

而且,粒子越过势垒到达另一侧的概率与势垒的高度有关,势垒越高,到达另一侧的概率越低。

图4图5
由于一般情况下,物质包含粒子数以阿伏伽德罗常数来计量,这样大量的粒子,低概率事件就成为可以明显观测得到的了。

隧道扫描显微镜就是利用这个原理工作的:如图6所示,金属探针(针尖只有几个原子)与被检测样品表面之间是真空,探针上的电子要越过真空到达样品表面进而形成探测电流,就需要隧穿真空势垒——这
是有一定的概率的,
且探针离样品表面越
远,真空势垒越大,
探测电流就会越小,
若水平移动探针,则
可由探测电流的大小
变化情况检测出样品
表面的原子分布情
况。

图7就是利用隧
道扫描显微镜对金属
金表面进行扫描而得
到的金原子分布图。

图6
图7图8v
0v
=0
图8是1993年5月美国加州Almaden的IBM研究中心的M.F.Crommie等人利用扫描隧道显微镜探针在铜表面操纵铁原子而形成的“量子围栏”,48个铁原子围住了圈内处于铜表面的自由电子。

2、电子云
原子的核外电子并不是如同经典物理学所描述的那样在原子核的库仑吸引力作用下绕原子核做圆周、椭圆轨道运动,其在核外的运动没有连续的轨迹,其在核外空间各点出现的概率也是用相应能级的波函数来描述的,根据波函数可以计算出特定能级下电子在各处出现的概率分布函数,如果我们在电子出现概率较大的地方用一些分布密集的点子来表示,在电子出现概率较小的地方用一些分布稀疏的点子来表示,我们就可以用一副直观的图来描述电子在空间各点出现的概率分布情况——这就是电子云(如图9所示)。

如图10所示为只有一个核外电子的氢原子处于基态时的电子云。

图9图10图11除了可以用一些疏密分布不同的点子表示电子在
各点出现的概率分布外,我们还可以用颜色的深浅来表
达——在电子出现概率较大的地方我们将颜色画得深
一些,在电子出现概率较小的地方我们将颜色画得浅一
些,如图11所示就是氢原子处于基态时的电子概率分
布函数的直观表示。

图12是根据波函数计算出来的氢原子处在1s、2s、
3s三个不同能级时的径向概率密度函数和对应的电子
云示意图。

图13是处在各种不同能级时对应的电子云花样。

图12
图13
3、能级跃迁
粒子吸收能量后会向高能级跃迁,处于激发态时会自发的向低能级跃迁,其跃迁到哪个能级、什么时候跃迁,也是概率事件,其概率由相应的波函数来计算。

粒子跃迁的概率与辐射强度成正比,可以利用光谱中各种不同谱线的光强分布规律推算出粒子各能级间跃迁概率的大小,从而对利用波函数计算出来的理论结果进行检测。

理论和实验表明,原子受到等于两个能级差的电磁辐射后,也是有一定的概率不发生能级跃迁的;原子处于激发态时,也不是可以向任意低能级跃迁的,跃迁都要遵循确定的选择定则。

4、粒子衰变
粒子能量较高时,除了会发生能级跃迁外,也有可能发生衰变(这也是一种跃迁),释放出一种小粒子而衰变成另一种新粒子,这个衰变何时发生,或者说一段时间内发生的可能性,也是概率事件,其概率由相应的波函数计算得出。

我们将粒子有50%的概率发生衰变的时间称之为粒子的半衰期,也就是说,粒子在一个半衰期内发生衰变的可能性只有50%,也就是有可能比半衰期短得多的时间内粒子就衰变了,也有可能在连续几个半衰期内粒子都没有衰变。

显然,对单个粒子来说,半衰期不具有可观测意义。

但是,如果有大量的同类粒子——比如说宏观物质中蕴含的粒子数量就得用阿伏伽德罗常数来量度,情况就会发生巨大变化,每个粒子在一个半衰期内都有50%的可能发生衰变,那么在一个半衰期内,这大量的粒子就可以确定有一半左右会发生衰变,也就是说,半衰期是微观概率、宏观统计概念,每个粒子具有相同的衰变概率,则会体现在大量粒子的统计结果上。

所以,我们通常说,几个或几十、几百个甚至上千上万个粒子,不能说经过一个半衰期就准确的有半数粒子发生衰变,但是达到阿伏伽德罗常数个粒子时,几乎可以准确的说一个半衰期内半数粒子会发生衰变(或许仍然有成万上亿的出入,但是相对阿伏伽德罗常数而言,却可以忽略)。

通常我们用半衰期表示粒子的平均寿命:平均寿命=半衰期/ln2。

一些粒子的平均寿命如下:
(1)自由中子:约15分钟(2)自由质子:大约1035年
(3)自由电子:寿命无限(4)光子:寿命无限
(5)π介子:250亿分之一秒(6)μ子:0.0000022秒
5、光电效应中光电子动能分布与光电效率
当入射光的频率超过截止频率后,金属表面电子吸收光子能量后,就有可能逃离金属表面而成为自由电子在空间飞行,这就是光电效应。

但是,并非一个光子就能打出一个电子,这是因为,光子频率达到截止频率时,只是光子的能量刚好达到了电子逸出金属表面所需要的最小能量,实际上,有更多的电子需要更多的能量才能逸出,光子能量需要更大才能将这些电子轰击出来,其具体机制要用能带概念才能予以解释。

如14图所示,金属表面原子的电子处在一个势阱(导带)中,势阱深度为E ,表层电子能量并不是处在势阱底部,而是在势阱底部到往上的一定厚度E ∆(能带)内,其具体分布由波函数来描述,光子入射能量被电子吸收,电子原来的能量加上光子能量hv 未必就能超过势阱深度E ,电子就未必能够逸出。

逸出功实际上是电子逸出需要的最小能量,即0W E E =-∆,
即便是光子能量超过逸出功,也未必就能将吸收了光子能
量的电子打出来。

图14图
15
当然,由于实际情况中,不是一个光子与一个电子作用,而是极大数量的光子与极大数量的电子作用,则这时,只要光子能量超过逸出功0hv W ≥(也就是入射光的频率超过截止频率00W v v h
≥=),就总是有电子能够逸出来,微观概率事件变成了宏观统计事件。

由于不同电子原来所处的能级可能不同,则逸出金属表面所需要的能量W 就各不相同,吸收相同频率光子能量后,光电子逸出来的初动能W hv E -=k 就会不同,当W 取最小值W 0时,光电子初动能最大,
为0km W hv E -=,所以光电子初动能在零和最大值km E 之间分布。

不同金属材料,其势阱深度E 和能带宽度E ∆、能带精细结构各不相同,则光电效率n N
η=各不相同,即N (数量极大)个光子能打出电子数n 各不相同;另一方面,金属表面实际上有一定厚度,有些电子吸收光子能量后,尽管脱离相应原子核束缚,却还要在金属表面层内继续运动,最终也未必就能从金属表面逸出进入真空。

图15所示是实验测得的三种不同金属材料的光电效率随入射光波长变化的情况,图中的S-5曲线表示锑铯(Sb-Cs)光敏面的光电效率,其最大值可达20%左右。

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