量子光学基础
物理 量子光学基础
例 2
电视机显象管中的电子加速电压为 9KV，电子枪直径 ， 计算： 为 0.1mm 。 计算：电子出枪后的横向速度 ? 解：
1 2 eU = m eυ U = 9 × 10 3 V 2
2 eU 7 = 5 .6 × 10 m / s me
e = 1 . 6 × 10 19 C m e = 9 . 1 × 10 31 Kg
r v e
hν = En EK
或
1 ν = (En EK ) h
r
Ze
（3）轨道角动量量子化假设 ）
约化普朗克常数
h L = mvr= n = nh n = 1, 2 , 3 , L , 2π
1
2. 玻尔的氢原子理论
氢 原 子
rn = n r 1 E1 En = 2 n E = E∞ En
2
1 2 E K = m0υ = eU 2
h 1 . 22 nm = 2 m 0 eU U
P = m0υ = 2 m0 E K = 2 m0 eU
h λ= = p
由晶体衍射的布喇格公式： 由晶体衍射的布喇格公式：
δ = 2d sin = kλ k = 1 ,2 ,3 ,....
U ↑→ λ ↓
衍射光强度极大
x
λ
= A cos 2π (νt
x
λ
) iA sin 2π (νt
x
λ
)
18
实部和虚部各为一波动方程
对一维自由运动的粒子， 和动量P为常量 对一维自由运动的粒子，能量 E和动量 为常量 和动量
E = hν h P = λ
h λ= p E ν= h
对应的物质波 为平面单色波
ψ 一维自由粒子的波函数： 一维自由粒子的波函数： ( x, t ) = ψ 0e
量子力学中的量子光学
量子力学中的量子光学引言:量子光学是研究光与物质相互作用时所涉及到的量子效应的一门学科。
它是量子力学和光学的交叉领域，旨在研究和利用光与物质之间微观量子相互作用的基本规律。
本文将对量子光学的基本概念、主要理论模型以及应用领域进行探讨。
一、光的量子性光的量子性是指光在传播过程中表现出的粒子特性。
在经典物理学中，光被认为是一种电磁波，具有波动特性。
然而，根据爱因斯坦提出的光电效应理论以及普朗克的能量量子化假设，我们知道光也具有粒子性。
量子光学的基础是光的量子化，即将光的能量分解成一系列能量量子，每个能量量子被称为光子。
光子是光的基本粒子，具有能量和动量。
根据光的量子化理论，光的能量由光频以及普朗克常量决定。
二、光与物质的相互作用量子光学研究了光与物质之间微观量子相互作用的规律。
在物质中，光与原子、分子等微观粒子发生相互作用，产生吸收、发射、散射等过程。
这些相互作用是由光子与物质之间的相互作用引起的。
1.束缚态系统中的光与物质相互作用束缚态系统是指原子、分子等在某种势场中形成的稳定态。
在束缚态系统中，光与物质的相互作用主要通过能级之间的跃迁来实现。
当光照射到束缚态系统时，光子与物质之间的相互作用将导致能级的改变。
这一过程可通过光的吸收和发射来描述。
2.连续态系统中的光与物质相互作用连续态系统是指大量粒子构成的系统，如固体、液体和气体。
在连续态系统中，光与物质的相互作用主要通过散射过程来实现。
散射过程涉及到光与粒子之间的相互作用，其中包括散射角、散射截面等参数。
三、主要理论模型量子光学研究光与物质的相互作用，其中有几个主要的理论模型。
1.松原方程松原方程是描述光与物质相互作用的基本方程之一。
它是由松原在20世纪40年代提出的，在量子光学中具有重要的地位。
该方程描述了光波通过线性吸收介质传播的行为，其中包括折射、散射和吸收等过程。
2.光与原子相互作用的量子力学模型该模型主要用于描述光与单个原子的相互作用。
量子光学的基础理论与实验研究
量子光学的基础理论与实验研究量子光学是研究光与物质相互作用的一门学科，其基础理论和实验研究对于现代光学和量子物理学的发展起到了重要的推动作用。
量子光学的研究内容涉及到光的粒子性和波动性，以及光与物质之间的相互作用过程。
本文将从量子光学的基础理论和实验研究两个方面进行探讨。
首先，量子光学的基础理论是建立在量子力学的基础上的。
根据量子力学的原理，光可以被看作是由许多个光子组成的，每个光子具有一定的能量和动量。
而光的波动性则可以通过波动方程来描述，即薛定谔方程。
在量子光学中，我们可以通过薛定谔方程来研究光的传播和相互作用过程。
例如，可以利用薛定谔方程来描述光的干涉、衍射和散射等现象。
此外，量子光学还研究了光的量子态和量子测量等问题。
量子光学的基础理论为我们理解光与物质相互作用的机制提供了重要的理论框架。
其次，量子光学的实验研究对于验证理论模型和发展新的应用具有重要的意义。
通过实验研究，我们可以验证理论模型的有效性，并且可以进一步深入探究光与物质相互作用的规律。
例如，通过实验可以观察到光的干涉和衍射现象，验证了波动性的存在。
同时，实验还可以观察到光的量子特性，如光的量子纠缠和量子态的制备等。
此外，量子光学的实验研究还为量子信息和量子计算等领域的发展提供了重要的技术支持。
例如，通过量子光学实验可以实现光的量子纠缠和量子隐形传态等量子信息处理任务。
在量子光学的实验研究中，有一些重要的实验技术和装置被广泛应用。
例如，光的干涉和衍射实验中常用的干涉仪和衍射光栅等装置，可以实现对光的干涉和衍射现象的观察。
此外，光的激光器和光调制器等装置可以实现对光的操控和调制，用于实现光的量子态的制备和控制。
另外，光的单光子探测器和光的量子纠缠装置等技术也被广泛应用于量子光学的实验研究中。
这些实验技术和装置的发展为量子光学的实验研究提供了重要的工具和手段。
总之，量子光学的基础理论和实验研究对于现代光学和量子物理学的发展起到了重要的推动作用。
第十八章 量子光学基础
第十八章 量子光学基础
二、单色辐射出射度、辐射出射度、单色吸收率、单色反射率
实验表明：物体辐射能多少决定于物体的温度（T）、辐射 的波长、时间的长短、发射的面积
1）单色辐射出射度（单色辐出度，单色发射本领） 单位时间内，温度为T的物体的单位面积上发射波长在 +d 范围内的辐射能dW（T）与波长间隔d比值，用e(,)表示。
EB (T )
( w.cm 1
1 5
e
T
c1、c2用实验 确定。
m 1 )
(nm)
南
1.02.0 3.04.0 5.0 6.0 7.08.0 9.0
京 理 工 大 学
此公式在长波 方面与实验数 据不符。
物 理 系
应
用
第十八章 量子光学基础
2）瑞利—金斯公式（Rayleigh-jean’s formula） 1900年瑞利--金斯利用经典电动力学和统计力学 （把腔内的电磁场看作是具有一定数目本征振动的 驻波场,然后据能均分定理)可得一公式：
理
工
大
学
应
用
物
理
系
第十八章 量子光学基础
四.基尔霍夫定律（Kirchhoff’s Law） 一个实验 T=C N个不同物体和一黑体置于 一绝热恒温体内，经过热辐射交 换能量，达到热平衡态,物体与 M 1 真空 容器具有相同温度且保持不变。
M2
B
要维持温度不变，物体吸收 的辐射能须等于辐射出的能量. 材质的辐出度不同，即每个 物体单位时间、单位面积辐射 的能量不同。
2000K 1800K 1600K
30
20
5.67 10 w / m K
第21章_量子光学基础
例4：以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其 光电流曲线在图中用实线表示。⑴ 保持照射光的强度 不变，增大频率；测出其光电流曲线在图中用虚线表示。 满足题意的图，是_______。
I
o (A) U
I
o (B) U
I
o (C) U
I
o (D) U
⑵ 保持照射光的频率不变，增大强度。测出其光电流曲 线在图中用虚线表示。满足题意的图，是_______。
瑞利—金斯公式
实验曲线和普朗克公式
6 5 4 3 2 1 0
1 2 3
T=2000K
维恩公式
10-14Hz
由经典理论导出的 M (T)～ 公式都与实验曲线不 完全符合！
这正所谓是“ 物理学晴朗天空中的一朵乌云!”
四.普朗克的量子论的诞生 1900年德国物理学家普朗克为了得到与实验曲线相 一致的公式，摒弃了经典物理能量连续概念，提出了 一个与经典物理学概念截然不同的“能量子”假设. 他指出 ：辐射物质中存在着带电谐振子，这些谐振 子吸收或辐射的能量是间断的不连续的，辐射“能量子 ”的能量
实验曲线
维恩公式
维恩公式在高频段与实 验曲线符合得很好， 但在低频段明显偏离 实验曲线。
10-14Hz
▲
著名公式之二： 瑞利 —金斯公式
1900年瑞利和金斯从经典电动力学和 统计物理学理论（能量均分）推导得:
2 2 M (T ) 2 kT c k 1.380658 1023 J K 1
I
O U
I
O (B) U
I
O (C) U
I
O (D) U
(A)
例5：关于光电效应有下列说法中正确的是________。 (1)任何波长的可见光照射到任何金属表面都能产生 光 电效应； (2)若入射光的频率均大于一给定金属的红限，则该 金属分别受到不同频率的光照射时，释出的光电子的 最大初动能也不同； (3)若入射光的频率均大于一给定金属的红限，则该 金属分别受到不同频率、强度相等的光照射时，单位 时间释出的光电子数一定相等； (4)若入射光的频率均大于一给定金属的红限，则当 入射光频率不变而强度增大一倍时，该金属的饱和光 电流也增大一倍。
量子光学基础第二章
表弛豫过程，λ求和表示多模光场共同作用。
6
第一节 激光理论概况
在哈肯方程中采用慢变化振幅近似，并取激光频率和腔的模频相等， = ，并对不同模相位求平均，可以从哈肯方程推出激光的速率方程。 本章主要介绍另一学派, 激光的兰姆（Lamb）半经典激光理论 Lamb半经典激光理论的处理方法是从经典的介质中的电磁场波动 方程出发，通过适当近似给出激光电场的振幅和频率满足的方程。 该方程中的辐射源是激光电场感生的激光物质的宏观电极化强度。它是一组 自洽场方程，由电场产生电极化强度，电极化强度又产 生场。理论计算中心是激光物质的宏观电极化强度，理论给出
10
第二节
激光的自洽场方程
若谐振腔是轴对称的，不考虑垂直轴方向变化，取轴方向为z，取 ˆE( z, t ) 有 Ex （A ） P为电极化强度，最后一项起源头作用，（A）为有源头和阻尼的在z 方向的波传输方程。在量子光学中，常将电场分为‘正频’和‘负频’ 两部分
2E E 1 2 E 2P 0 0 2 t c 2 t 2 z 2 t
P npE ( ab ba )
即求密度矩阵的非对角分量，要解密度矩阵满足的Bloch方程。这理论可以解 释激光器的增益饱和、频率牵引、模式竟争、相位锁定和Lamb凹陷等问题。
7
第一节 激光理论概况
3，激光的速率方程理论
速率方程理论是建立在量子概念和经典统计基础上的一种唯象的经成光子群。在这基础上唯 象给出一组表征辐射场和介质相互作用随时间变化的微分方程，即速率方程。 这些方程可以利用Haken的半经典激光方程取近似得到，其中最主要的近似有 两点，一是模频等于腔频，因此它不能解释激光器中出现频率牵引问题；第二近 似是对不同模场振荡相位取平均，因此速率方程也不能解释激光器相位锁定的问 题。它只能用来研究与激光强度有关的输入输出功率、阈值条件和增益饱和等。 在二能级原子模型中，在a，b能态 dn 上粒子数分别为 WDn kn dt Na，Nb,辐射场 dNa 光子数为n， a a N a WDn dt 随时间变化有
量子光学的前沿研究与应用
量子光学的前沿研究与应用引言：量子光学是研究光与物质相互作用的量子效应的学科，是光学和量子力学的交叉领域。
近年来，随着量子科技的快速发展，量子光学在信息处理、量子计算、量子通信等领域的应用越来越受到关注。
本文将介绍量子光学的一些前沿研究进展与应用。
一、量子光学的基本原理量子光学研究的基础是光的量子性质。
根据量子力学理论，光可以看作是由许多离散的能量量子（光子）组成的。
量子光学的研究对象包括光的产生、传播、检测和相互作用等方面。
其中，光的产生和检测是量子光学的基础，而光的传播和相互作用则是量子光学的研究重点。
二、量子光学的前沿研究进展1. 单光子源单光子源是量子光学研究的重要组成部分。
传统的光源产生的光子数目较多，难以实现单个光子的产生。
而单光子源可以产生单个光子，为量子信息处理和量子通信等领域提供了重要的基础。
目前，研究人员利用量子点、冷原子等技术实现了高效的单光子源，并在量子密钥分发、量子隐形传态等方面取得了重要进展。
2. 量子纠缠量子纠缠是量子光学的核心概念之一。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在着特殊的相互关系，无论它们之间的距离有多远，它们的状态都是相关的。
量子纠缠可以实现量子态的传输和信息的共享，被广泛应用于量子计算和量子通信等领域。
目前，研究人员已经实现了高精度的量子纠缠态制备和控制，为实现量子计算和量子通信提供了重要的技术支持。
3. 量子光学与固态物理的交叉研究量子光学与固态物理的交叉研究是近年来的热点领域之一。
在传统的量子光学研究中，主要研究的是光与原子之间的相互作用。
而在量子光学与固态物理的交叉研究中，研究的是光与固态材料（如超导体、半导体等）之间的相互作用。
这种相互作用可以产生新的量子态，如光子与电子的耦合态等，为量子计算和量子信息处理提供了新的思路和方法。
三、量子光学的应用1. 量子计算量子计算是利用量子力学的量子叠加和量子纠缠等特性进行计算的一种新型计算方法。
量子光学作为量子计算的重要组成部分，可以实现量子比特的制备、操作和测量等关键技术。
量子光学的理论和技术
量子光学的理论和技术量子光学是量子力学在光学领域的应用与发展，其研究对象是光和光与物质相互作用的过程。
量子光学通过量子力学理论描述了光线的本质，即光子。
光子不仅仅是光的粒子性质的象征，还是量子力学体系中物质微观世界的研究对象之一。
本文将介绍量子光学的理论和技术，分别从量子光学的基础、发展历程和应用研究等方面进行探讨。
一、量子光学的基础量子光学的诞生源于量子力学理论，量子力学描述了微观粒子的行为。
光学是一个应用广泛的领域，而在光学中，人们发现现象无法被经典物理学理论解释，这时量子力学引入光的波粒二象性概念解决了这个难题。
按照量子力学的惯例，粒子在该方面的表现是"波浪行为"，同时也表现出微粒子的性质。
光子不仅具有波动性而且具有粒子性，因此表现出波粒二象性。
此外，光子还有Spin自旋，反映了光子的角动量，光子还是其自身以及与其他微观物体相互作用的基本元件。
二、量子光学的发展历程量子光学兴起于二十世纪五六十年代，起初主要是为了解决光与物质相互作用的基本问题，随着理论研究的深入，逐渐形成了一整套完整的理论体系。
量子光学的发展经历了两个时期：早期的单光子量子光学和后来的多光子量子光学。
早期单光子量子光学主要研究了光的单个光子的性质，如光的自由度、量子态、纠缠态等内容。
多光子量子光学则是在单光子量子光学的基础上将光场状态拓为多体量子态，探索了光场的统计性态、非经典光和光场的纠缠等问题。
二十一世纪，量子光学在量子通信、量子计算、量子测量等领域发挥出了重要的作用。
三、量子光学的应用研究1. 量子密钥分发(QKD)量子光学最早应用是在量子通信安全领域中，其中最著名的就是量子密钥分发(QKD)。
在传统的公钥加密技术中，信息发送者需要将密钥通过非加密的信道发送至收到者，由于密钥在传输过程中可能会被劫持窃取，从而导致数据泄露。
而QKD则是利用光子的特殊性质，使信息发送方可以在不暴露密钥的情况下将密钥传输给接收方。
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习题2121-1．测量星体表面温度的方法之一是将其看作黑体，测量它的峰值波长m λ，利用维恩定律便可求出T 。
已知太阳、北极星和天狼星的m λ分别为60.5010m -⨯，60.4310m -⨯和60.2910m -⨯，试计算它们的表面温度。
解：由维恩定律：m T b λ=，其中：310898.2-⨯=b ，那么：太阳：362.8981057960.510m bT K λ--⨯===⨯；北极星：362.8981067400.4310m bT K λ--⨯===⨯； 天狼星：362.8981099930.2910m b T K λ--⨯===⨯。
21-2．宇宙大爆炸遗留在宇宙空间的均匀背景辐射相当于温度为K 3的黑体辐射，试计算：（1）此辐射的单色辐出度的峰值波长； （2）地球表面接收到此辐射的功率。
解：（1）由m T b λ=，有342.898109.66103m b m T λ--⨯===⨯；（2）由4M Tσ=，有：424P T R σπ=⨯地，那么：328494(637010) 5.67103 2.3410P W π-=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯。
21-3．已知000K 2时钨的辐出度与黑体的辐出度之比为259.0。
设灯泡的钨丝面积为2cm 10，其他能量损失不计，求维持灯丝温度所消耗的电功率。
解：∵4P T Sσ=⋅黑体，消耗的功率等于钨丝的幅出度，所以，44840.2591010 5.67102000235P S T W ησ--==⨯⨯⨯⨯⨯=。
21-4．天文学中常用热辐射定律估算恒星的半径。
现观测到某恒星热辐射的峰值波长为m λ；辐射到地面上单位面积的功率为W 。
已测得该恒星与地球间的距离为l ，若将恒星看作黑体，试求该恒星的半径。
（维恩常量b 和斯特藩常量σ均为己知）解：由m T bλ=恒星，4M T σ=，考虑到恒星辐射到地面上单位面积的功率⨯大球面=恒星表面辐出的功率， 有：22444W l R T ππσ⋅=⋅恒星恒星，∴R =恒星。
21-5．分别求出红光（5710cm λ-=⨯），X 射线（ A 25.0=λ），γ射线（A λ21024.1-⨯=）的光子的能量、动量和质量。
解：由公式：h cE λ=，2E m c =及hP λ=，有：红光：3481976.6310310 2.8410710h c E J λ---⨯⨯⨯===⨯⨯，342876.63109.4710710hP kg m s λ---⨯===⨯⋅⨯，19362822.84103.1610(310)E m kg c --⨯===⨯⨯；X 射线：34815106.63103107.956100.2510hcE J λ---⨯⨯⨯===⨯⨯，3423106.6310 2.65100.2510hP kg m s λ---⨯===⨯⋅⨯，15322827.956108.8410(310)E m kg c --⨯===⨯⨯； γ射线：34813126.6310310 1.6101.2410hc E J λ---⨯⨯⨯===⨯⨯，3422126.6310 5.35101.2410h P kg m s λ---⨯===⨯⋅⨯，13302821.610 1.7810(310)E m kg c --⨯===⨯⨯。
21-6．W 100钨丝灯在K 1800温度下工作。
假定可视其为黑体，试计算每秒钟内，在A5000到A 5001波长间隔内发射多少个光子？解：设钨丝灯的发射面积为S ，由斯特藩-玻耳兹曼定律可得辐射总功率4P T S σ=⋅，那么，钨丝的发射面积为：424 1.6810PS m T σ-==⨯，利用普朗克公式：25211hc kTh c M eλλπλ-=-，那么，单位时间内从黑体辐射出的在λ∆范围内的能量为： 252()1hckTh c SP M T S eλλλπλλλ∆-∆⋅=⋅∆⋅=- 考虑到一个光子的能量为：hch ενλ==，设每秒发射出N 个光子，应有P N λε∆= ∴44211hckT P c P N T e λλπλελσ∆⋅∆==⋅⋅-3487238101374846.6310310510 1.3810180023101011005.710(510) 5.671018001e π------⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⨯⨯⨯⨯-。
21-7．钾的截止频率为4.62×1014Hz ，用波长为435.8nm 的光照射，能否产生光电效应？若能产生光电效应，发出光电子的速度是多少？ 解：（1）由0A h ν=知逸出功34146.63104.6210 1.91A eV ⨯⨯⨯－＝＝，而光子的能量：2.85cheVελ==。
可见A ε>，能产生光电效应；（2）由光电效应方程：212A mv ε=+，有v =∴55.7410/v m s ===⨯。
21-8．波长为A 1的X 光在石墨上发生康普顿散射，如在2πθ=处观察散射光。
试求：（1）散射光的波长'λ；（2）反冲电子的运动方向和动能。
解：（1）由康普顿散射公式：202sin 2c θλλλλ'∆=-=和而康普顿波长：0.02426A c λ=，知：22022sin 120.02426A () 1.02426A 22c θλλλ'=+=+⨯⨯=（2）如图，考察散射粒子的动量，在x 轴方向上：0x hp i λ=┄① 在y 轴方向上：y h p jλ=-'┄② ①/②有：00/1tan / 1.02426h h λλϕλλ'=-=-=-'，∴1arctan arctan 0.976344.314418'1.02426ϕ=-=-==；动能：000291k c cE h h h c eVλλλλλλ'-=-=⋅=''。
21-9．试计算氢原子巴耳末系的长波极限波长l m λ和短波极限波长s m λ。
解法一：由巴耳末公式224n B n λ=-，（其中365.6B nm =） 当n →∞时，有短波极限波长：365.6s mB nm λ==；当3n =时，有长波极限波长：223364.5658.134l mnm nmλ=⨯=-。
00h nνλy解法二：利用玻尔理论：2n cE E hλ-=，有：2n h cE E λ=-，考虑到2 3.4E eV =-， 当0n E E ∞==时，有短波极限波长：365.6s mB nm λ==；当3 1.51nE E eV ==-时，有长波极限波长：223364.5658.134l m nm nmλ=⨯=-。
【注：解法一可用巴耳末公式的2211()2H R n ν=-形式，其中711.09710H R m -=⨯】21-10．在氢原子被外来单色光激发后发出的巴尔末系中，仅观察到三条光谱线，试求这三条谱线的波长以及外来光的频率。
解：由巴耳末公式2211()2H R n ν=-，由于仅观察到三条谱线，有543n =，，。
“52→”：221111()25H R λ=-，有：71 4.3410m λ-=⨯； “42→”：222111()24H R λ=-，有：72 4.8610m λ-=⨯； “32→”：223111()23H R λ=-，有：73 6.56310m λ-=⨯； 一般氢原子核外电子处于基态（1n =），外来光子的能量至少应将电子激发到5n =的激发态，所以，光子的能量应为：151125E E E E ε=-=-，考虑到h εν=，113.6E eV =-，有：2191513411245(13.6) 1.610 3.151025 6.6310E Hz h ν----==⋅-⨯⨯=⨯⨯⨯。
21-11．一个氢原子从1=n 的基态激发到4=n 的能态。
（1）计算原子所吸收的能量；（2）若原子回到基态，可能发射哪些不同能量的光子？（3）若氢原子原来静止，则从4=n 直接跃回到基态时，计算原子的反冲速率。
解：（1）氢原子从1=n 的基态激发到4=n 的能态，吸收的能量为：1141213.6(13.6)12.75416E E E eV →-∆=-=--=（2）回到基态可能的跃迁有：“43→”、“42→”、“41→”、“32→”、“31→”、“21→”，考虑到：113.6E eV =-、2 3.4E eV =-、3 1.5E eV =-、40.85E eV =-，有： “43→”：43430.65E E E e V →∆=-=； “42→”：42422.5E E E e V →∆=-=；“41→”：414112.75E E E eV →∆=-=； “32→”：32321.9E E E e V →∆=-=； “31→”：31312.1E E E eV →∆=-=；“21→”：212110.2E E E e V→∆=-=。
（3）首先算出光子的能量：4112.75h E E eV ν=-=， ∵cνλ=，而hp λ=（光子），∴由动量守恒有：H hm u λ=，（设电子的反冲速度为u ） 194127812.75 1.610 4.071.6710310H H E E h u m s m m c λ---⨯⨯====⨯⨯⨯。
可见，电子的反冲速度很小，因此不需要考虑相对论效应。
21-12．砷化镓半导体激光器（GaAlAs ），发射nm 100.83⨯=λ红外光，功率为mW 0.5，计算光子的产生率。
解：设每秒钟发射n 个光子，每个光子的能量为h ν，那么：P n h ν=，∴339173485108.01010 2.01106.6310310P P n h hc λν---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯⨯⨯（个）。
思考题21-1．在光电效应实验中，用光强相同、频率分别为1ν和2ν的光做伏安特性曲线。
已知2ν＞1ν,那么它们的伏安特性曲线应该是图？答：图（C ）21-2．试比较光电效应与康普顿效应之间的异同。
答：光电效应和康普顿效应都通过光和物质的相互作用过程揭示了光具有粒子性的一面。
光电效应揭示了光子能量与频率的关系，康普顿效应则进一步揭示了光子动量与波长的光系。
两者区别源于产生这两效应的能量范围大不相同，光电效应中光子的波长在光学范围，能量的数量级是几个eV ，金属中电子逸出功的数量级是1eV 。
在线性光学范围内的光电效应中，入射光子能量大于或等于逸出功时，一个电子吸收一个光子，电子和光子系统的能量守恒，而因电子受束缚，系统的动量不守恒；康普顿效应中的光子在X 射线波段，具有104eV 数量级的能量，相对来说电子逸出功和电子热运动的能量都可以忽略，原子的外层电子可看作是自由的、静止的。
所以康普顿效应反映的是高能光子和低能自由态电子间的弹性碰撞问题，系统的能量和动量都守恒。