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3.光与金属中费米能级电子的作用
光电效应主要是光与费米能级电子(即导电电子)的作用。本节分析不同能量的光子与费米能级电子的作用,以进一步验证曲率波理论的粒子与波动判据。实验表明:光与金属中的费米能级电子相互作用时,随光的能量从小到大变化,先是电子吸收光的能量转化成热量等过程,而后发生光电效应,再往后,光电效应先是增强而后减弱,当光的能量增大到其波长与费米能级电子波长相近时,光电效应已经很弱,如图1所示。在以上的描述中,电子能量是费米能级,是固定的,光子的能量变化。应注意的是:光子与电子作用可以发生康普顿效应等效应,但产生这些效应的电子被近似认为是静止的,显然,它不是处于费米能级的电子,因而不是本文所考虑特定能量的电子。
(用光的点粒子性讨论) (光的波动性明显) (光的粒子性明显)
〈光吸收但无光电效应〉〈开始有光电效应〉 〈光电效应很弱〉 〈光电效应几乎消失〉
← → →
ρ=光电效应临界值<<1 ρ=1 ρ>>1 ρ
光子能量增大→
图1 光——费米能级电子作用的实验现象同ρ的关系(ρ=λ电/λ光)。图中()内的文字说明曲率波理论,〈〉内的文字说明实验现象。
由表2,发生光电效应的临界状态时有ρ=λ电/λ光<<1,这种情况下,根据曲率波理论,光子与导电电子作用中更多地表现出粒子性,光子与导电电子有显著作用;这种判断与实验现象一致,见图1中“光吸收但无光电效应”和“开始有光电效应”部分,此时光穿透金属的深度极小,不足1微米。当光子能量增大以至于ρ接近1时,根据曲率波理论,光子与导电电子作用中更多地表现出波动性,光子与导电电子虽然在空间上相遇的几率较大,但它们没有显著的作用;这种判断也与实验现象一致,见图1中“光电效应很弱”部分,此时光在金属中有一定的穿透性。当光子能量增大以至于ρ远大于1时,根据曲率波理论,光子与导电电子作用中更多地表现出粒子性,但此时光子与导电电子相遇的几率很小,这个因素抵消了粒子性因素,结果但它们没有显著的作用;这种判断也与实验现象一致,见图1中“光电效应几乎消失”部分,此时光子在金属中有穿透性。
综上所述,光与电子相互作用时可能表现出粒子性,也可能表现出波动性。可以采用微观物体在量子伴生空间中的曲率R的比值,作为粒子性和波动性的判据。本文根据曲率R的比值,对“光电离氢原子”、“金属光电效应”和“光与金属中费米能级电子的作用”三种情况中光的粒子性和波动性进行判断,判断结果与实验现象符合。这一结果说明了曲率波理论的正确性及其应用价值。
参考文献
[1] 赵国求. 论经典力学与量子力学中质点的属性,科技导报,2003,(186)12:7-11
[2] 赵国求. 量子力学曲率解释中的基本假设. 武汉理工大学学报(社会科学版),2009,22(2):102-108
[3] 朱建国,郑文深,郑家贵,孙小松,王洪涛。固体物理学,科学出版社:北京,2005,104
[4] 马本坤,杨先发,王若桢,孟宪仁。固体物理基础,高等教育出版社:北京,1992,125
注:发表:2011.4.8.武汉量子力学曲率解释专题讨论会。收入:量子新论 2011.12. 中国新闻联合出版社。
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