春节假日我谈起梁建中偏振光光电效应的实验时,陈老師说这个实验可能是光-场-诱发隧穿(light-field-induced tunneling)效应的表现,细做下去是有意义的,能补充和丰富光电效应与光强关系的认识。我立即查了一些相关资料:隧穿效应如隧穿二极管、扫描隧穿显微镜等都是众所熟知的。光-场-诱发隧穿效应,指的是40多年前就有人预言的、低于逸出功的光子照射原子可使电子经隧道穿过势壘(energy hill)逸出。但直至2007年才由德国、奥地利和荷兰的科学家们组成的小组证实,他们的实验结果以标题Attosecond real-time observation of electron tunnelling in atoms(阿秒级实时观测原子中的电子隧穿)发表在NATURE杂志。 他们的实验是:氖气被两个激光脉冲照射放出电子成为离子,两脉冲中一个是近红外脉冲,另一个是紫外近X-射线脉冲。两脉冲的宽度都是百阿秒级(小于3x10^(-16)秒)。紫外脉冲的光子既使一些氖气中电子逸出成为本底数目,又使一些电子从低能级激发到较高的能级从而有利于它们穿过势壘。强度大的近红外光脉冲的波周期由几个波峰和波谷组成,它通过光场诱发隧穿效应让电子穿过原子的势壘而逸出。测量氖原子的电离数就可以知道有多少电子通过隧穿效应而逸出。电子发生隧穿逸出主要经过三个独立时间段,並同步于近红外激光波形中三个最强波峰,每个段的持续时间都低于400阿秒(4x10^(-16)秒)。当认为光电效应中逸出的电子既有大于逸出功直接越过势壘的,又有小于逸出功经量子隧道效应穿过势壘的,则反向截止电压不仅与光子的频率相关而且与与光照的强度(光子的数量)相关就很容易理解了。偏振光与非偏振光的对比实验中光照的强度明显不同,必导致反向截止电压的不同,这是对爱因斯坦光电效应理论的补充和发展。希望梁建中先生能将实验做得更细緻更全面,再通过查新确认前人没有做过,则实验结果应该能发表在主流杂志或主流会议上。参见:http://www.nature.com/nature/journal/v446/n7136/full/nature05648.html> 和NATURE|Vol 446|5 April 2007 p.619
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