专题 14 光子模型模型界定本模型是有关于光的本性、光的粒子性及光子与其它物体的作用规律，不涉及光的波动性规律问题。模型破解1.光子起源1900 年，M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设，物质振子与辐射之间的能量交换是不连续的，一份一份的，每一份的能量为 hν；1905 年阿尔伯特·爱因斯坦进一步提出光波本身就不是连续的而具有粒子性，爱因斯坦称之为光量子；1923 年 A.H.康普顿成功地用光量子概念解释了 X 光被物质散射时波长变化的康普顿效应，从而光量子概念被广泛接受和应用，1926 年正式命名为光子。 2.光子的粒子特性(i)光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小， 频率越高, 能量越高,.当一个光子被原子吸收时，就有一个电子获得足够的能量从而从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。 (ii)光子具有能量，也具有动量，更具有质量.按照质能方程，，求出光子的质量为,光子的动量为 . 光子由于无法静止，所以它没有静止质量，这儿的质量是光子的相对论质量.(iii)光子速度在真空中光子的速度为光速，能量 E 和动量 p 之间关系通过光速相联系 p=E/c；(iv)光子的能量和动量仅与光子的频率 ν 有关；或者说仅与波长 λ 有关。3.光子具有波粒二象性 光子像一粒一粒的粒子的特性又有像声波一样的波动性，光子的波动性有光子的衍射而证明，光子的粒子性是由光电效应证明。光子对时间的平均特性表现为波动性,瞬时特性表现为粒子性,也即大量光子的集体行为表现为波动性,少量光子表现为粒子性.波长越长波动性越显著,衍射能力越强;波长越短粒子性越显著,贯穿能力越强.4.光子的产生光子能够在很多自然过程中产生，例如：在分子、 原子或原子核从高能级向低能级跃迁时电荷被加速的过程中会辐射光子，粒子和反粒子湮灭时也会产生光子；在上述的时间反演过程中光子能够被吸收，即分子、原子或原子核从低能级向高能级跃迁，粒子和反粒子对的产生。 粒子和其反粒子的湮灭过程一定产生至少两个光子 ,如。原因是在质心系下粒子和其反粒子组成的系统总动 量为零，由于动量守恒，所产生光子的总动量也必须为零；由于单个光子总具有不为零的动量，系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。 所产生光子的频率，即它们的能量，则由能量-动量守恒定律 （四维动量守恒）决定。5.黑体辐射(i)黑体如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射...
