光的量子性和激光基礎: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、偏振等現象。

光的量子性

黑體輻射、光電效應等

一、光電效應與愛因斯坦光子學說

1、光電效應規律

（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，而只與入射光的頻率有關，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，都沒有光電子發射。這一截止頻率稱為光電效應的紅限。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

光既表現出明顯的波動性，又表現出勿容置疑的粒子性，這就是光的波粒二象性。

三、光發射與吸收的量子模型及激發方式

1、光發射與吸收的量子模型

原子的能量狀態不能連續改變，它是量子化的。在量子力學中，把原子的能量狀態成為量子態。能量最低的量子態稱為基態。能量高于基態的量子態稱為激發態。把各個量子態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變為低能級的量子態的過程或由低能級量子態變為高能級量子態的過程叫做躍遷。按照愛因斯坦的光子學說，當原子從高能級躍遷到低能級時，可以用發射光子的方式與外界交換能量，所發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、激發方式（加熱、輻射激發、碰撞激發）