爱因斯坦提出的光量子论具体内容是什么

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光量子论-概念 原始称呼是光量子(lightquantum),电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ。 光量子论其静止量为零,不带荷电,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,ε=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子。早在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hv;1905年A.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。量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用,正反带电粒子对可湮没转化为光子,它们也可以在电磁场中产生。
光量子论-原理 光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少与波长相关,波长越短,能量越高。当一个光子被分子吸收时,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,具有电子跃迁的分子就从基态变成了激发态。
光子具有能量,也具有动量,更具有质量,按照质能方程,E=MC^2=HV,求出M=HV/C^2,
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。
光子是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子相比,光子的静止质量为零,这意味着其在真空中的传播速度是光速。与其他量子一样,光子具有波粒二象性:光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质;而光子的粒子性则表现为和物质相互作用时不像经典的粒子那样可以传递任意值的能量,光子只能传递量子化的能量。对可见光而言,单个光子携带的能量约为4×10-19焦耳,这样大小的能量足以激发起眼睛上感光细胞的一个分子,从而引起视觉。除能量以外,光子还具有动量和偏振态,但单个光子没有确定的动量或偏振态。
光量子论-经典电磁理论 命名
光子起初被爱因斯坦命名为光量子[7]。光子的现代英文名称photon源于希腊文φ�6�6�0�9(在罗马字下写为phôs),是由物理化学家吉尔伯特·路易士在他的一个假设性理论中创建的[11]。在路易士的理论中,photon指的是辐射能量的最小单位,其“不能被创造也不能被毁灭”。尽管由于这一理论与大多数实验结果相违背而从未得到公认,photon这一名称却很快被很多物理学家所采用。根据科幻小说作家、科普作家艾萨克·阿西莫夫的记载,阿瑟·康普顿于1927年首先用photon来称呼光量子[12][13]。
在物理学领域,光子通常用希腊字母γ(音:Gamma)表示,这一符号有可能来自由法国物理学家维拉德(PaulUlrichVillard)于1900年发现的伽玛射线[14][15],伽玛射线由卢瑟福和英国物理学家安德雷德(EdwardAndrade)于1914年证实是电磁辐射的一种形式[16]。在物理学领域,光子通常用希腊字母γ(音:Gamma)表示,这一符号有可能来自由法国物理学家维拉德(PaulUlrichVillard)于1900年发现的伽玛射线[14][15],伽玛射线由卢瑟福和英国物理学家安德雷德(EdwardAndrade)于1914年证实是电磁辐射的一种形式[16]。在化学和光学工程领域,光子经常被写为hν,即用它的能量来表示;有时也用f来表示其频率,即写为hf。
光量子论-物理性质 用费曼图表示的正电子-负电子散射(也叫做BhaBha散射),波浪线表示交换虚光子的过程

从波的角度看,光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量,决定了它的波长和传播方向;从粒子的角度看,光子静止质量为零[4],电荷为零[17],半衰期无限长。光子是自旋为1的规范玻色子,因而轻子数、重子数和奇异数都为零。
光子的静止质量严格为零,本质上和库仑定律严格的距离平方反比关系等价,如果光子静质量不为零,那么库仑定律也不是严格的平方反比定律[18]。所有有关的经典理论,如麦克斯韦方程组和电磁场的拉格朗日量都依赖于光子静质量严格为零的假设。从爱因斯坦的质能关系和光量子能量公式可粗略得到光子质量的上限:(公式缺)
是任意电磁波的频率,位于超低频段的舒曼共振已知最低频率约为7.8赫兹。
这个值仅比现在得到的广为接受的上限值高出两个数量级。
参见光子:规范玻色子一节中对光子质量的讨论。
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。
在真空中光子的速度为光速,能量和动量p之间关系为(公式缺);相对论力学中一般质量为?的粒子的能量动量关系为(公式缺)。
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。

从光子的能量、动量公式可导出一个推论:粒子和其反粒子的湮灭过程一定产生至少两个光子。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,由于动量守恒定律,产生的光子的总动量也必须为零;由于单个光子总具有不为零的大小为的动量,系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。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。而从能量-动量守恒可知,粒子和反粒子湮灭的逆过程,即双光子生成电子-反电子对的过程不可能在真空中自发产生。
光量子论-公式 光子具有波粒二象性,即说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。
上面有人认为光子的动质量为零是错误的,光子的静质量为零,否则的话其动质量将为无穷大。但其动质量却是存在的,计算方法是这样的:首先,由于频率为v的光子的能量为
E=hv,(其中h为普朗克常数),故由质能公式可得其质量为:m=E/c^2=hv/c^2
其中c^2表示光速的平方。该方法由爱因斯坦首先提出。
经典的波有群速度与相速度之分。
光子的速度就是光速。
光子有速度、能量、动量、质量。光子不可能静止。光子可以变成其它物质(如一对正负电子),但能量守恒、动量守恒。
华中科大罗俊教授重新确定光子静止质量上限
华中科技大学教授重新确定光子静止质量上限,有业内人士认为:光子静止质量为零是经典电磁理论的基本假设之一。但有些科学家则认为,光子可能有静止质量。光量子论-学术 在2月28日出版的美国《物理学评论快报》(PhysicalReviewLetters)上,有专文介绍说:“一项由中国科学家罗俊等完成的新的实验表明,在任何情况下,光子的静止质量都不会超过10的负54次方千克,这一结果是之前已知的光子质量上限的1/20。”罗俊和他的同事通过一种新颖的实验方法,在一个山洞实验室里将光子静止质量的上限,进一步提高了至少一个数量级。
  据悉,如果光子存在静止质量,虽然不会影响到人们的日常生活,但其产生的后果将是根本性的———例如,光速将随波长的改变而变化,并且光波将像声波一样能够产生纵向振动。
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第1个回答  2013-07-24
爱因斯坦大胆假设:光和原子电子一样也具有粒子性,光就是以光速C运动着的粒子流,他把这种粒子叫光量子。同普朗克的能量子一样,每个光量子的能量也是E=hν,根据相对论的质能关系式,每个光子的动量为p=E/c=h/λ 列别捷夫(П.Н.Лебедев l866—1911)的光压实验证实了光的动量和能量的关系式。 根据光量子假说,爱因斯坦顺利地推出普朗克公式,并且还提出了一个光电效应公式。 光量子假说成功地解释了光电效应。当紫外线这一类的波长较短的光线照射金属表面时,金属中便有电子逸出,这种现象被称为光电效应。它是由赫兹(H.R.Hertz l857—1894)和勒纳德(P.Lenard l862—1947)发现的。光电效应的实验表明:微弱的紫光能从金属表面打出电子,而很强的红光却不能打出电子,就是说光电效应的产生只取决于光的频率而与光的强度无关。这个现象用光的波动说是解释不了的。因为光的波动说认为光是一种波,它的能量是连续的,和光波的振幅即强度有关,而和光的频率即颜色无关,如果微弱的紫光能从金属表面打出电子来,则很强的红光应更能打出电子来,而事实却与此相反。利用光量子假说可以圆满地解释光电效应。按照光量子假说,光是由光量子组成的,光的能量是不连续的,每个光量子的能量要达到一定数值才能克服电子的逸出功,从金属表面打出电子来。微弱的紫光虽然数目比较少,但是每个光量子的能量却足够大,所以能从金属表面打出电子来;很强的红光,光量子的数目虽然很多,但每个光量子的能量不够大,不足以克服电子的逸出动,所以不能打出电子来。 赫兹以自己的实验证实了电磁波的存在,宣告光的波动说的全胜,判处了光的微粒说的死刑,可是又是他发现的光电效应导致了微粒说的复活。 从当时的观点看来光量子假说同光的干涉事实矛盾,许多物理学家不赞成光量子假说,就连普朗克也抱怨说“太过分了”, 1907年他在写给爱因斯坦的信中说:“我为作用基光量子(光量子)所寻找的不是它在真空中的意义,而是它在吸收和发射地方的意义,并且我认为,真空中的过程已由麦克斯韦方程作了精确的描述”。直到1913年他还拒绝光量子假说。 美国物理学家米立肯(R.A.Millikan l868—1953)在电子和光电效应的研究方面做出了杰出的贡献。他曾花费十年时间去做光电效应实验。最初他不相信光量子理论,企图以实验来否定它,但实验的结果却同他最初的愿望相反。1915年他宣告,他的实验证实了爱因斯坦光电效应公式。他根据光量子理论给出了h值的测定,与普朗克辐射公式给出的h值符合得很好。1922—1923年间,康普敦(A.H.Compton l892—1962)研究了X射线经金属或石墨等物质散射后的光谱。根据古典电磁波理论,入射波长应与散射波长相等,而康普敦的实验却发现,除有波长不变的散射外,还有大于入射波长的散射存在,这种改变波长的散射称为康普敦效应。光的波动说无论如何也不能解释这种效应,而光量子假说却能成功地解释它。按照光量子理论,入射X射线是光子束,光子同散射体中的自由电子碰撞时,将把自己的一部分能量给了电子,由于散射后的光子能量减少了,从而使光子的频率减小,波长变大。因此,康普敦效应的发现,有力地证实了光量子假说。 爱因斯坦的光量子假说发展了普朗克所开创的量子理论。在普朗克的理论中,还是坚持电磁波在本质上是连续的,只是假定当它们与器壁振子发生能量交换时电磁能量才显示出量子性。爱因斯坦对旧理论不是采取改良的态度,而是要求弄清事物的本质彻底解决问题,他看出量子不是一个成功的数学公式,而是揭露光的本质的手段。他克服了普朗克量子假说的不彻底性,把量子性从辐射的机制引伸到光的本身上,认为光本身也是不连续的,光不仅在吸收和发射时是量子化的,而且光的传播本身也是量子化的。爱因斯坦的光量子假说恢复了光的粒子性,使人们终于认清了光的波粒双重性格,而且在它的启发下,发现了德布罗意物质波,使人们认清了微观世界的波粒二象性,为后来量子力学的建立奠定了基础。
第2个回答  2019-01-16
光量子论-概念
原始称呼是光量子(lightquantum),电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ。
光量子论其静止量为零,不带荷电,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,ε=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子。早在190爱因斯坦提出的光量子论具体内容是什么
第3个回答  2013-07-24
2.任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”
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