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对爱因斯坦光电效应理论的质疑
[楼主] 作者:烦爱因斯坦  发表时间:2003/10/23 13:08
点击:1563次

爱因斯坦因为发现了光电效应量子理论,“成功”地解释了光电效应现象,所以获得了诺贝尔物理奖。但我如果是当时评委会的头头,我肯定不给他这个奖。因为他的这个理论纯粹是一厢情愿、顾头不顾腚的胡扯八诌,只要我们不中了爱因斯坦的鬼打墙,被他牵着鼻子转,只要把眼光朝两边稍微看看,就可以看出他的破绽。

1 一个电子只能被一个光子射中吗?

大家都知道,光电效应中有个截止频率f0,说的是如果入射光的频率低于f0,就不能有电流产生。爱因斯坦为此发明了光子,他说光子的能量是h*f(h为普朗克常数,f为光的频率)。当入射光的频率是f0时,一个光子的能量就是h*f0,这个光子射中了一个电子后,它的能量全部被电子吸收,转化为电子的动能,而这个动能刚好能克服电子的逸出功w,所以低于这个频率f0的入射光就不能激发出电子。

这个理论乍一看太完美了,可是我要问:如果有两个或3个光子射中一个电子呢?

假设入射光的频率是f0/2,那么当有3个光子射中一个电子后,根据爱因斯坦的理论,这时仍然会有电流产生,岂不与实验结果产生矛盾,他的理论还能成立吗?

爱因斯坦认为一个电子只能被一个光子射中,太理想化了吧,光子就那么听他的话?密密麻麻的子弹打到一群人中,谁说一个人只能中一枪?上帝不掷骰子,上帝也不发飞镖。

2 光子的能量被电子吸收后,为什么会全部转化为电子的动能?为什么就不会有一部分转化为热能、电磁能等等?阳光照到我身上,我就只感觉到热烘烘的嘛,我一动都没动啊!有人可能要说:“你不懂,微观上微粒的动能就是宏观物体的热能,宏观物体的热能就是微粒的动能,这是目前流行的说法。”对这个说法是对是错,我不表态,在这里我暂时还不想捅这个马蜂窝。就假设这个说法是对的,那么把金属加热,就等于提高了电子的运动速度,这样是不是应该有“热电效应”?

3 爱因斯坦对电子的动能、逸出功的计算,全部用的是经典物理理论的那一套,与他的相对论格格不入,为什么?可能是那个时候他还没发现相对论,这个就不提了。

4 解释光电效应时,说电子把光子的能量全部吸收,可是在解释康普顿效应时,又说电子只吸收了光子一部分的能量,我实在看不懂,难道电子听人的话?真是人定胜天啊!

典型的拼凑答案!比方说知道结果等于5,就不顾一切地向5努力就是了。

其实用经典理论就能很好的解释光电效应中的现象。这就要用到类似于“共振”的理论。入射光就好比是一片海水,电子就好比是附着在水草上的螺贝,只有入射光的频率达到某个值以上时,才能使电子产生足够强烈的振动,脱离原子核的束缚。其实我的这个解释也不一定对,因为我也受到目前对微观认识上的限制,但即使不对,总比爱因斯坦的解释要合理一些,我这样认为。

其实,人类有很多发明和发现,都为人类服务,但人类并不是都能给予正确解释的。例如酒,酒已经出现几千年了,当时是误打误撞撞出来的,后来就是师傅传给徒弟:“这样下料,这么做,再这么做”,酒就出来了。原理是什么,不知道。当然那时肯定也有解释,而且也很动听,可是,虽然我不知道他们是怎么解释的,但是我敢肯定他们解释的肯定不对,因为他们不知道微生物,不知道酶,不懂生化反应。直到几千年后,才有正确解释。今天的原子弹、光电效应等也是在实验室中误打误撞撞出来的,也是师傅传给徒弟:“这么做,再这么做”,原理是什么,当然今天的解释也头头是道,不过无非都是在拼凑答案,肯定也是会让后人笑掉大牙的。

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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/10/23 14:55 

根据量子电动力学(QED,Maxwell理论的量子化理论),一个光子只能与一个电子散射,这是QED的基本树图.

根据量子电动力学(QED,Maxwell理论的量子化理论),一个光子只能与一个电子散射,这是QED的基本树图.

考虑QED的高级近似(即包括圈图),那么有多光子过程(multiphoton process),这是非基本过程,属于微扰展开的结果,展开系数是精细结构常数(1/137).所以,在QED中,双光子过程发生机会只有单光子过程的1/137,三光子过程机会还要乘上1/137. 对于低能理论,多光子过程(multiphoton process)一般都可以忽略不计.

Einstein1905年的理论只是一个框架,它的大量基本概念(如光子,单光子过程)都是没有理论基础的,也不能计算散射截面.直到1930年Dirac将电磁场量子化,1948年Feynmann建立QED,才对Einstein1905年的理论建立了一个基础(能计算散射截面了).

希望不要在不懂1930年之后的物理的前提下,仅凭有限知识来瞎质疑.

 [3楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/10/23 15:04 

2 光子的能量被电子吸收后,为什么会全部转化为电子的动能?为什么就不会有一部分转化为热能、电磁能等等?阳光照到我身上,我就只感觉到热烘烘的嘛,我一动都没动啊!有人可能要说:“你不懂,微观上微粒的动能就是宏观物体的热能,宏观物体的热能就是微粒的动能,这是目前流行的说法。”对这个说法是对是错,我不表态,在这里我暂时还不想捅这个马蜂窝。就假设这个说法是对的,那么把金属加热,就等于提高了电子的运动速度,这样是不是应该有“热电效应”?

 

[[[沈的回复:

固体热能其实主要是声子能量(动能).

光电效应中,电子当然能转化为固体热能,其机制是:电子-声子散射. 但是不要怕,固体的声子只能吸收相当于红外光的能量(0.01ev),而光电效应的光子能量能量为相当于紫外光的能量,1-10ev.一个电子损失百分之一到千分之一能量是测不出来的(我们的逸出功W因为测量不准,早已掩盖掉这损失掉的百分之一到千分之一能量了.呵hehe)]]]]

 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/10/23 15:21 

3 爱因斯坦对电子的动能、逸出功的计算,全部用的是经典物理理论的那一套,与他的相对论格格不入,为什么?可能是那个时候他还没发现相对论,这个就不提了。

[[[[[当然不必提.

低能光电效应中,电子是非相对论粒子.

高能散射如Compton效应,那里电子是相对论粒子,所以用的是全相对论处理.

至于光电效应,Compton效应的全量子,全相对论处理,见:量子电动力学.]]]]

4 解释光电效应时,说电子把光子的能量全部吸收,可是在解释康普顿效应时,又说电子只吸收了光子一部分的能量,我实在看不懂,难道电子听人的话?真是人定胜天啊!

[[[[[这个问题问得好!! 但说明了您没有收到过系统的物理教育.

这是一个"共振"问题.

量子力学与相对论证明:

光子与束缚态粒子作用,能整个被吸收,此时可以同时满足动量守恒与能量守恒.

光子与自由粒子作用,不能被整个吸收,因为这不能同时满足动量守恒与能量守恒.这是我高中就知道的知识,这也是大学物理习题.(比如自由光子不能变为正反电子对,因为这不能同时满足动量守恒与能量守恒.种种原因.但在原子核附近,光子能变为正反电子对,因为此时原子核能吸收掉一部分动量,可以同时满足动量守恒与能量守恒.)

光电效应中,电子束缚态能量与光子能量差不多,所以基本上全部吸收.]]]]

典型的拼凑答案!比方说知道结果等于5,就不顾一切地向5努力就是了。


其实用经典理论就能很好的解释光电效应中的现象。这就要用到类似于“共振”的理论。入射光就好比是一片海水,电子就好比是附着在水草上的螺贝,只有入射光的频率达到某个值以上时,才能使电子产生足够强烈的振动,脱离原子核的束缚。其实我的这个解释也不一定对,因为我也受到目前对微观认识上的限制,但即使不对,总比爱因斯坦的解释要合理一些,我这样认为。


其实,人类有很多发明和发现,都为人类服务,但人类并不是都能给予正确解释的。例如酒,酒已经出现几千年了,当时是误打误撞撞出来的,后来就是师傅传给徒弟:“这样下料,这么做,再这么做”,酒就出来了。原理是什么,不知道。当然那时肯定也有解释,而且也很动听,可是,虽然我不知道他们是怎么解释的,但是我敢肯定他们解释的肯定不对,因为他们不知道微生物,不知道酶,不懂生化反应。直到几千年后,才有正确解释。今天的原子弹、光电效应等也是在实验室中误打误撞撞出来的,也是师傅传给徒弟:“这么做,再这么做”,原理是什么,当然今天的解释也头头是道,不过无非都是在拼凑答案,肯定也是会让后人笑掉大牙的。

 [5楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/10/23 15:25 

其实用经典理论就能很好的解释光电效应中的现象。这就要用到类似于“共振”的理论。入射光就好比是一片海水,电子就好比是附着在水草上的螺贝,只有入射光的频率达到某个值以上时,才能使电子产生足够强烈的振动,脱离原子核的束缚。其实我的这个解释也不一定对,因为我也受到目前对微观认识上的限制,但即使不对,总比爱因斯坦的解释要合理一些,我这样认为。

[[[[[您的解释(类似于“共振”的理论)是不对的.这个理论(实际上就是Maxwell的波动理论,结合Lorentz的电子论)在1888-1900年就用来解释光电效应了,但是无法解释光电效应.]]]]



其实,人类有很多发明和发现,都为人类服务,但人类并不是都能给予正确解释的。例如酒,酒已经出现几千年了,当时是误打误撞撞出来的,后来就是师傅传给徒弟:“这样下料,这么做,再这么做”,酒就出来了。原理是什么,不知道。当然那时肯定也有解释,而且也很动听,可是,虽然我不知道他们是怎么解释的,但是我敢肯定他们解释的肯定不对,因为他们不知道微生物,不知道酶,不懂生化反应。直到几千年后,才有正确解释。今天的原子弹、光电效应等也是在实验室中误打误撞撞出来的,也是师傅传给徒弟:“这么做,再这么做”,原理是什么,当然今天的解释也头头是道,不过无非都是在拼凑答案,肯定也是会让后人笑掉大牙的。

 [6楼]  作者:逆子  发表时间: 2003/10/23 17:45 

评委是怕得到种族歧视的骂名,才把奖授予爱氏的光电效应的。

爱氏所说的光电效应中的光子,是电磁波能量子。是电磁波辐射或接收的最小单位。电磁波的与电子的作用效果如果于粒子,以此原理来解释光电效应。

光子是否具有真实粒子的性质呢?

它是以何种状态存在的呢?

光就是光子流吗?

对于这些最为基本的问题爱氏也会感到头痛。也就不敢再有更为详细的解释,只有糊里糊涂给出一个光子的名称而已。

迄今为止,“光子”一词成为光学中的一个常用名词了,可没有人对以上的三个问题作出合理的解释。



※※※※※※
逆子
 [7楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/10/23 21:57 

爱氏所说的光电效应中的光子,是电磁波能量子。是电磁波辐射或接收的最小单位。电磁波的与电子的作用效果如果于粒子,以此原理来解释光电效应。


光子是否具有真实粒子的性质呢?

[][[[[回复:具有真实粒子的性质.在量子场论中,光子与电子等没根本实质上的区别,量子化手段基本框架是一样的.]]]]


它是以何种状态存在的呢?

[[[[存在状态用螺旋度与动量表示.]]]]]


光就是光子流吗?

[[[[[[是.但是需要在量子场论角度看待.]]]]]

对于这些最为基本的问题爱氏也会感到头痛。也就不敢再有更为详细的解释,只有糊里糊涂给出一个光子的名称而已。


迄今为止,“光子”一词成为光学中的一个常用名词了,可没有人对以上的三个问题作出合理的解释。


[楼主]  [8楼]  作者:烦爱因斯坦  发表时间: 2003/10/25 11:26 

回复:我不懂

你说光与自由粒子作用,不能被全部吸收,光与束缚态粒子作用,能被全部吸收。但光电效应用的是金属,康普顿效应用的是非金属,究竟是金属中的电子自由还是非金属中的电子自由?如果金属中的电子自由,那么光能就不能被全部吸收,对吧?如果非金属中的电子自由,非金属就可以导电,对吧?

你大概已经中毒了。这些理论完全都是就事论事、顾此失彼地拼凑答案。

我不仿再问一个问题:爱因斯坦的光子的能量指的是什么形式的能量,是动能吗?如果是动能,那么当光子的动能全部被电子吸收后,光子就要静止在金属中成为静止光子,可能吗?如果不是动能,那么当电子吸收了光子的能量后,是怎样把这些能量转化为自己的动能的,难道电子中有蒸汽机或者其它种类的发动机?

 

 

[楼主]  [9楼]  作者:烦爱因斯坦  发表时间: 2003/10/25 11:32 

回复:不是的
我的解释和他们的不同,只是我没有细说而已!我认为,没有必要在这篇文章里说。
[楼主]  [10楼]  作者:烦爱因斯坦  发表时间: 2003/10/25 11:36 

回复:如果有一部分转化为热能,爱因斯坦就错了
这样,爱因斯坦的那个光电效应方程就错了。
[楼主]  [11楼]  作者:烦爱因斯坦  发表时间: 2003/10/25 11:51 

回复:人类给光子拴上了缰绳,让它听人类的话

1930后的物理无非就是相对论和量子力学,我确实不懂,但我也不想悬梁刺股地学。我知道一个鸡蛋是臭的,我连尝都不尝,就更不用说去吃了。

完全都是拼凑答案!当发现自相矛盾时,就再重新拼凑,1930能后的物理学,如此而已!

其实,对相对论和量子力学,我很懂,所以我才说它们都是错的。不瞒您说,我也有过崇拜相对论和量子力学的时候。那是在我上中学时,曾听老师介绍过它们,我当时着迷得不得了,认为他们(创立者们)太了不起了,可是当我认真学习,认清真相后,才知道如此而已!你还需要加把劲!hehe!

 [12楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2010/10/16 21:28 

    顶上去!

※※※※※※
相对论误导科学走邪路,是非曲折待历史见证;引力场以太旧貌焕新颜,定海神柱将扭转乾坤。.................... 想当初时空迷思闯科海,荣辱以乐可生命当歌;看如今闲庭信步攀高峰,重构宇宙再平展时空。
 [13楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2010/10/16 21:35 

不是我加的精,03年的贴也能找到。惊叹!

我觉得老杨的一个质疑有深度:


任何理论的形成都要紧扣实际的实验,不断修正才能比较完善?
否则可能差之分毫,失之千里,
光电实验我与梁建中都反复做过,自制的设备和到学校用专门的设备都做过,
我认为首先要对实际的光电管有个认识,下面是几种光电管的照片:

光电管111.jpg



可以看出,光接收极是一个曲面,比较大,接收光电子的“阴极”(接电源负极)比较小,
有的就是一根金属线,这大概是为了不遮挡光线照到光接收极,
(其实就是个电子管式的“光电管”,半导体光电管也经常用反向接法)
之所以会形成反向的光电流,其实不只与电子的逃逸初速度相关,
应该还与单位时间内逃逸出的电子数量相关,这可能就与频率有关系了,

另一方面,还要考虑到光接收极材料的固有频率,比如这几种光电管的固有频率都不一样,
有的对可见光内的红光比较敏感,有的对蓝、紫比较敏感,有的对红外比较敏感,
用说明书上的话说就是:
“光谱响应范围为300-650nm,峰值波长为400±20nm”,
或者“最佳灵敏波长-------380~420nm”,等等吧,
总之不只是一个“逃逸电子初速度”的问题,还有个“共振”的问题,
可是现在的“光电效应理论”就总是回避这个“共振”的问题,
因为似乎“共振”更接近光的波动理论,而光子说与光波动说总是有些不和谐的地方?
所以估计“光电效应”问题并不是那么简单的,内部机理必须要考虑到“共振”的问题,
否则,在峰值频率左边是比峰值小的“红限频率”,
而在峰值的右边呢?不就要出现比峰值更大的“蓝限频率”了吗?
能简单的用:光频率f越高,光子能量E=hf越高,打出的逃逸电子初速度v越高来解释吗?

光伏特性曲线:光电效应中的“共振”问题.JPG

 好像还有叶波先生指出的反常光电效应。听教科书书,只是片面的。


※※※※※※
天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。

 [14楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2010/10/16 21:37 

"如果有两个或3个光子射中一个电子",在量子电动力学中也有研究(爱因斯坦理论是半经典半量子理论;量子电动力学是用全量子理论来分析光电效应),只是发生的几率极小。
所以,你的问题属于因陈旧而变得无聊无知。
 [15楼]  作者:张崇安  发表时间: 2010/10/16 21:41 

七年的老贴子了,谁放出来的?
光子不是点粒子,而是一个群列,所谓“2个、3个”根本就是挠痒不着。
 [16楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2010/10/16 21:44 

光子的能量被电子吸收后,为什么会全部转化为电子的动能?为什么就不会有一部分转化为热能、电磁能等等?
------------

沈RE: 会有部分转化为热能、电磁能,但只占极小部分,在测量精度之内。
理由是:
1)吸收光子能量的电子撞击其他正离子,由于电子质量远小于正离子,所以电子只能反弹,好比乒乓球撞击墙壁反弹一样(动量由+p变为-p),电子动能基本不变(只变化千分之一到万分之一,它被正离子吸收)。

2)由于在这个撞击过程中,电子的加速度其实不算大(远远比不上同步辐射加速度),所以因为电子有加速度而产生的电磁辐射更是微乎其微,可以不计。
 [17楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2010/10/16 21:48 

4 解释光电效应时,说电子把光子的能量全部吸收,可是在解释康普顿效应时,又说电子只吸收了光子一部分的能量,我实在看不懂,难道电子听人的话?真是人定胜天啊!


------

SHEN RE: 这并不矛盾。但这个问题我不再回答了,留给其他稍微聪明一点的人吧。
但给一个提示:光电效应的电子是束缚态的电子(因为入射的是可见光);而康普顿效应的电子,应该主要看作自由电子(因为入射的是X光)。
 [18楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2010/10/16 21:53 

to 刘岳泉,你是如何找到2009年之前的帖子的?不是都被暂封(待审核)吗?
我也想找找我以前的帖子。
 [19楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2010/10/16 22:13 

对【18楼】说:
    你没注意本坛由“中央空降”一位领导来了吗?我就怀疑他一定来头不小,xhzjzsyoungler
 [20楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2010/10/16 22:16 

对【13楼】说:
    原来你还研究得这么具体,不简单,我只是凭直观感觉走。

※※※※※※
相对论一派胡言 物理界混淆是非 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
 [21楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2010/10/16 23:09 

蓝限频率和反常光电效应的资料很难找,也就没法继续思索了。

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天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。

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