光的量子性和激光基礎(chǔ):光的量子性

光的波動性

可以很好地解釋光傳播時的干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象。

光的量子性

黑體輻射、光電效應(yīng)等

一、光電效應(yīng)與愛因斯坦光子學(xué)說

1、光電效應(yīng)規(guī)律

（1）對某一光電陰極材料而言，在入射光頻率不變的條件下，飽和電流的大小與入射光的強度成正比。

（2）光電子的能量與入射光的強哭無關(guān)，而只與入射光的頻率有關(guān)，頻率越高，光電子的能量越大。

（3）入射光有一截止頻率，在這個極限頻率以下，不論入射光多強，照射時間多長，都沒有光電子發(fā)射。這一截止頻率稱為光電效應(yīng)的紅限。不同的金屬具有不同的紅限。

（4）即使光的強度非常弱，只要照射光的頻率大于某一極限值，在開始照射后就有光電子產(chǎn)生，不存在一個可測的弛豫時間。

二、光的波粒二象性

光既表現(xiàn)出明顯的波動性，又表現(xiàn)出勿容置疑的粒子性，這就是光的波粒二象性。

三、光發(fā)射與吸收的量子模型及激發(fā)方式

1、光發(fā)射與吸收的量子模型

原子的能量狀態(tài)不能連續(xù)改變，它是量子化的。在量子力學(xué)中，把原子的能量狀態(tài)成為量子態(tài)。能量最低的量子態(tài)稱為基態(tài)。能量高于基態(tài)的量子態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。把各個量子態(tài)的能量按一定比例畫成圖，叫做能級圖。不同的原子，其能級圖是不一樣的。

原子由高能級的量子態(tài)變?yōu)榈湍芗壍牧孔討B(tài)的過程或由低能級量子態(tài)變?yōu)楦吣芗壛孔討B(tài)的過程叫做躍遷。按照愛因斯坦的光子學(xué)說，當(dāng)原子從高能級躍遷到低能級時，可以用發(fā)射光子的方式與外界交換能量，所發(fā)射的光子能量就是這兩個能級之間的能量差。同樣地，如果外來光子的能量恰好等于兩個能級的能量差，處于低能級上的原子就可以吸收這個光子能量躍遷到高能級上去。

2、激發(fā)方式（加熱、輻射激發(fā)、碰撞激發(fā)）