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逸出功公式 金属逸出功公式
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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：
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我们都知道，杨振宁和李政道获得了中国第一个诺奖。其实，在他们之前还有两位中国科学家具有世界级重大科学成就，他们是物理学家吴有训和赵忠尧。
这里先介绍吴有训的生平事迹， 下一篇文章介绍赵忠尧。
吴有训堪称是中国最好的物理学家，这位身高一米九的江西汉子，还被称为中国“最有气派的物理学家”。
他不但有影响物理学界的重大科学突破，而且还是中国物理学研究的“开山鼻祖”，就连杨振宁、李政道、邓稼先等诸多物理大师都是他的学生。
如果不是他推辞了导师的诺奖提名，中国要提前30年获得诺贝尔物理学奖。
康普顿散射
1926年，诺贝尔奖评选委员会将“康普顿效应”的发现列入了下年度物理奖名单。
阿瑟•霍利•康普顿
而美国物理学家阿瑟•霍利•康普顿认为他的学生吴有训做出了突出的贡献，因此决定除自己外，还提名吴有训应同时获奖，但吴有训谦虚地认为自己是康普顿的学生，仅作为导师的助手，所以极力要求把自己的名字从获奖名单中划去了。
一年后，康普顿独自获得1927年度诺贝尔物理学奖。
吴有训本应是第一个获诺贝尔奖的中国人，然而因为吴老先生谦逊的态度，其名字最终未能在诺奖中出现，确实令人遗憾。
但令人欣慰的是，康普顿教授在1926年出版的《Ｘ射线的理论及实验》一书中，对吴有训的工作给予了高度评价。
特别引人注目的是，康普顿教授把吴有训的一张15种元素散射的X射线光谱图，以及他自己的以石墨散射的X射线光谱图并列在一起，作为证实其理论的主要依据。
那么，什么是康普顿效应呢？
我们都知道光具有波粒二象，可是就在上个世纪，很多科学家都在质疑这个结论。
时间来到1900年12月14日，马克斯•普朗克在柏林的物理学会上发表了题为《论正常光谱的能量分布定律的理论》的论文，并提出了能量子的概念。
普朗克根据这个假设推导出的普朗克公式，非常符合黑体辐射实验的光谱能量分布规律，并成功解决了科学家们在研究黑体辐射现象过程中遇到的难题。
而这个能量不连续的观点还为科学家们打开了光的另一面——粒子的大门，并奠定了量子论的基础，普朗克也因此获得了1918年诺贝尔物理学奖。
但该理论在当时却很少有人接受它。这也预示着人类每一次的物理学新突破都要遭受诸多阻碍。
上图：光子示意图；下图：光子全息图
可是，当时年轻的爱因斯坦（21岁）却注意到了能量子的意义，他破天荒地提出了光在吸收和发射时的能量也是一份一份的，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子应该叫做光子。
爱因斯坦还写出了一个计算公式：
Ek=hν-W，即光电效应方程。
这个公式中的h为普朗克常量，ν为光的频率，W为逸出功，Ek就是电子脱离金属吸引需要做的功。
这个公式为光的粒子奠定了坚实的基础。也让爱因斯坦荣获1921年诺贝尔物理学奖。
因此，根据普朗克的能量子和爱因斯坦的光电效应已经可以证实了光的粒子。
但是，光子这个概念在当时太过于离经叛道，所以有些物理学家认为能量子和光电效应所提供的证据还不够。处于“你再给我一个证据我才相信”的阶段。
直到康普顿效应的出现，光的粒子便有了第三大确凿证据，可以完美地打消那些反对者的念头。
那么，按照经典电磁理论，由于光是电磁波的传播，而且光会引起物质内部带电粒子的被动振动，振动的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周散射。
根据据爱因斯坦的光电效应公式hv=W+Ek，即当光子照射到金属板表面时，其自身的能量除了克服逸出功之外，剩余的能量便转化为了电子逃逸出来的能量。
可是，到了1918年，康普顿在研究石墨对X射线的散射时，却发现在散射的X射线中，不但有波长等于原波长的射线，而且还有波长大于原波长的部分。
康普顿认为这是光子和电子碰撞时，光子还有一些特殊能量也转移给了电子，即假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，还具有动量。
可是爱因斯坦的光电效应方程仅表示出了光子和电子之间的能量守恒。
那么在光子和电子的碰撞过程中，能量守恒，动量也应该守恒。
康普顿按照这个想法列出方程后，计算出了散射前后的波长差，结果跟实验数据完全符合，这样就证实了他的假设。
康普顿用缜密的思维进一步证实了光子象电子一样具有粒子，并遵从动量守恒定律。
光电效应与康普顿效应的物理本质是相同的，都是光子与电子的相互用，但二者还是有细微差别的。
一、入射光的波长不同：
入射光若为可见光或紫外光，则表现为光电效应；若入射光是X光，则表现为康普顿效应。
二、光子和电子相互作用的微观机制不同：
在光电效应中，电子吸收光了的全部能量从金属中射出，在这个过程中只满足能量守恒定律；而康普顿散射是光子与电子作弹碰撞，遵循相对论能量一一动量守恒定律。
吴有训先生在验证康普顿效应方面更是功不可没。
1925年，康普顿正式宣布关于X射线散射光谱的实验结果，立即引起了全美及世界物理学界的轰动。
布里奇曼
同时，哈佛大学著名的物理实验学家布里奇曼教授多次做有关“康普顿效应”的实验，均未能得出预期的结果。
于是，全美物理学家都对“康普顿效应”的真实有所质疑。
吴有训听说后，他走进实验室，再一次查对了所有的数据，又亲手做了3次实验，结果都验证了康普顿效应的真实。
吴有训决定用行动来击退人们的质疑。
第二天下午，吴有训登上了哈佛大学的讲台。教室里坐满了来自世界各地的物理学家、学者和教授，他们用蔑视的目光等待着吴有训的补充演讲和宣布实验结果。
而吴有训则不慌不忙，有理有据地论证了康普顿效应。接着，他又当场表演了物理实验。最后，人们对他熟练而精彩的实验报以热烈的掌声。
这之后，康普顿效应迅速获得了全世界的公认。
可很少有人知道，在这之前，吴有训为了验证康普顿效应，经常是夜以继日的工作，把睡觉忘了都是常有的事。
经过大量的物理实验，吴有训的验证工作取得了很大进展。一种、两种……一直到十四种元素测试成功后，在即将完成第十五种元素的测试时，吴有训积劳成疾，卧床不起。
我国发行的吴有训邮票，上面印有他验证的光谱图
经过近两个月的治疗和休养，吴有训不顾身体虚弱又投入到X射线散射的研究工作中，他仅用3个月的时间，就验证出被十五种元素所散射的X射线光谱图，这张图成为康普顿教授证实他理论的主要依据。
吴有训出生于19世纪末旧中国的江西高安县，幼年时师从于族叔吴起銮。
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