光的波粒二象性是愛因斯坦率先意識到的並嚴格給予了證明,並賦予了物質的波粒二象性,它是自然界中一切事物運動的最基本的量子特性。然而,那時愛因斯坦還沒有弄明白光子的動量是如何作用於原子的。我們都知道,光子的靜態 量為0,符合動量公式E=MV^2,也就是說,光子具有動量。那麼,當光子照射到像金屬這樣的物體時,就會產生光電效應,問題就在於:光子的動量到底是作用於原子核,還是直接作用於電子,或者把電子和原子核之間的連結打破了?
本來平常情況是原子吸收光子,電子向外躍遷,而不會脫離原子核,但當光子呈現高頻率波動性時,光就不是一份份粒子了。無論光的強弱與否,照射到金屬上時,在10的負九次方秒內,就能把電子變為光電子向外逸出,方向不是定向的,當在金屬外面加一個閉合電路,假設正向電源,這些逸出的光電子就會向陽極流動形成電流。所以光的特定頻率是導致光電效應發生的主要原因。
但在這個過程中,光子的動量會發生怎樣的變化,來自愛因斯坦故鄉的德國科學家最近完美揭示了這一過程。已經爭論困擾科學家了30年了,今天終於得到了解決,他就是來自法蘭克福大學的科爾特.瑞母斯。
那麼光子的動量到底是怎麼作用的呢?有一個非常形象的比喻,我們把原子核比喻為船,電子比喻帆,而光比喻為風,他們之間是這樣的:風吹到帆上可以帶動船向前走,帆的繩子一旦斷裂,那麼風只作用於帆,而船不動。在帆斷裂之前還會得到船向前的慣性動量。
電子不僅獲得了來自光的動量,還會接收本來應該進入原子核的光子動量的三分之一。不知道我說清楚了沒有,大家應該能理解吧?換句話說,電子圍繞原子核轉有一個很小的能量壁壘,他們會被一定頻率的光波的強電場從原子核中拉離,而原子和電子之間的磁場會將這種額外的動量傳遞給電子。
研究的意義在哪裡?具體有什麼作用?難道沒有作用就不研究了嗎?它還真有作用,第一個,如果有誰能夠驗證愛因斯坦理論的任何一小部分,都是可以作為名垂青史的存在,得到無以倫比的名譽。第二,對於未來能夠更深入地研究鐳射的磁性成分在原子物理作用中所扮演的角色。第三,可以更進一步的證明愛因斯坦理論,獲得更多的榮譽。