爱因斯坦的光线

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【优秀范文】爱因斯坦的光线

范文一:爱因斯坦的光线

爱因斯坦的光线(Einstein’s Light Beam)

引用:

爱因斯坦著名的狭义相对论是受启于他16岁做的思想实验。在他的自传中,爱因斯坦回忆道他当时幻想在宇宙中追寻一道光线。他推理说,如果他能够以光速在光线旁边运动,那么他应该能够看到光线成为“在空间上不断振荡但停滞不前的电磁场”。对于爱因斯坦,这个思想实验证明了对于这个虚拟的观察者,所有的物理定律应该和一个相对于地球静止的观察者观察到的一样。

解读:

事实上,没人确切知道这意味着什么。科学家一直都在争论一个如此简单的思想实验是如此帮助爱因斯坦完成到狭义相对论这如此巨大的飞跃的。在当时,这个实验中的想法与现在已被抛弃的“以太”理论相违背。但他经过了好多年才证明了自己是正确的。

引用完毕。

Das曰:

爱因斯坦的梦想具有象征性的意义。他不可能以光速去旅行,因为那需要无穷大的能量——宇宙中根本没有这么多的能量。

假如爱因斯坦以光速旅行,他会看到什么呢?

他什么都看不见。因为这时候根本就没有时间——时间不再流动。他的手表、电子钟、机械中一起停止运转,不是因为出了故障,而是时间在这里静止了。爱因斯坦的一根头发变得比泰山重得多,我怀疑他的体力能否承受任何一根头发。不过也不用过于担心,一根头发想压死爱因斯坦也做不到——压死他需要时间,但是这里没有时间。我们站在地球上看着爱因斯坦以光速旅行一年,但是爱因斯坦却没有经历这一年,开始和结束都在同一时刻,这中间时间丝毫没有流动,丝毫没有变化;这中间没有发生任何事,没有任何运动和变化,他当然也不曾在这期间“看见”任何东西。

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爱因斯坦的光线(Einstein’s Light Beam)

引用:

爱因斯坦著名的狭义相对论是受启于他16岁做的思想实验。在他的自传中,爱因斯坦回忆道他当时幻想在宇宙中追寻一道光线。他推理说,如果他能够以光速在光线旁边运动,那么他应该能够看到光线成为“在空间上不断振荡但停滞不前的电磁场”。对于爱因斯坦,这个思想实验证明了对于这个虚拟的观察者,所有的物理定律应该和一个相对于地球静止的观察者观察到的一样。

解读:

事实上,没人确切知道这意味着什么。科学家一直都在争论一个如此简单的思想实验是如此帮助爱因斯坦完成到狭义相对论这如此巨大的飞跃的。在当时,这个实验中的想法与现在已被抛弃的“以太”理论相违背。但他经过了好多年才证明了自己是正确的。

引用完毕。

Das曰:

爱因斯坦的梦想具有象征性的意义。他不可能以光速去旅行,因为那需要无穷大的能量——宇宙中根本没有这么多的能量。

假如爱因斯坦以光速旅行,他会看到什么呢?

他什么都看不见。因为这时候根本就没有时间——时间不再流动。他的手表、电子钟、机械中一起停止运转,不是因为出了故障,而是时间在这里静止了。爱因斯坦的一根头发变得比泰山重得多,我怀疑他的体力能否承受任何一根头发。不过也不用过于担心,一根头发想压死爱因斯坦也做不到——压死他需要时间,但是这里没有时间。我们站在地球上看着爱因斯坦以光速旅行一年,但是爱因斯坦却没有经历这一年,开始和结束都在同一时刻,这中间时间丝毫没有流动,丝毫没有变化;这中间没有发生任何事,没有任何运动和变化,他当然也不曾在这期间“看见”任何东西。

范文二:宇宙的“爱因斯坦光环”

海市蜃楼与我们看到的有些星星一样,都不过是“爱因斯坦”光环造成的幻体。   双子座流星雨2007年12月中旬再度光临北半球,流星如凋零的花瓣般从群星中静静地飘落。坚信眼见为实的我们肯定打死也不会相信我们看到的有些星星也许根本就不存在,而只是其他天体通过“引力透镜”映出的虚像。   2006年,美国哈佛・密森天体物理中心的亚当 博尔顿和一群天文学家利用哈勃望远镜,发现了8个新的“爱因斯坦光环”。加上之前发现的3个,人类现已发现11个此类光环。所谓的“爱因斯坦光环”乃是“引力透镜”在特殊条件下造成的特殊幻象。而“引力透镜”则来源于爱因斯坦的广义相对论。   早在1916年,爱因斯坦就在广义相对论中预言,恒星之类的巨型物体,能够让那些从它附近经过的光线发生偏移。1919年,有人观察到经过太阳的星光出现了这种偏移现象,证实了爱因斯坦的推测。同年,英国物理学家奥利弗・洛奇提出,这种现象有可能导致“引力透镜”。1936年,爱因斯坦在《科学》杂志上发表了一篇题为《引力场中光线偏移导致行星出现的透镜式效果》的论文,运用广义相对论进一步谈到引力透镜现象。他指出,在太空中,有些区域会聚集若干质量很大的天体(前景天体),如巨大的恒星或星系,在这种天体的挤压下周围的空间就会凹陷下去:如果有发出明亮光线的物体(背景天体)恰好位于该区域后方当它的光线从这里经过时,本来沿着直线运动的光波就会随着凹陷的空间弯曲,就像光线经过凸透镜发生折射一样。   不过,与真正的凸透镜不同“引力透镜”上各点的聚焦能力并不一致,而是与该点到中心位置的距离成反比。因此,当背景天体发出的光线经过由前景天体构成的引力透镜时,根据观察者与“透镜”、背景天体的不同位置,我们会看到该天体被放大后的多个虚像。如果观察者与引力透镜、背景天体处于一条直线上就会看到作为引力透镜的前景天体周围有一圈背景天体的虚像,宛如一枚闪亮的钻石指环这就是所谓的“爱因斯坦光环”。   宇宙虽然浩渺无穷,其中的各种天体也不计其数,但能够满足“爱因斯坦光环”形成条件的天体其实并不多见。而人类观测手段的限制,再加上随后第二次世界大战、冷战、越战接连发生,与宇宙相比,这些或许只是微不足道的蜗角之争,但毕竟与世界各国生死攸关。大伙儿都忙着解决地球上迫在眉睫的灾难,哪还顾得上验证遥远的太空是否真有爱因斯坦推导出的那些奇妙但没有实用价值的玩意儿。所以,在此后几十年时间里,有关引力透镜和”爱因斯坦光环”的推测一直未能得到证实。随着地球上的喧嚣渐渐平息,人们终于有时间坐下来,透过夜空仰观天象了。于是,到1979年第一个引力透镜终于被发现,证实爱因斯坦的预测并非妄言。1987年初,美国麻省理工大学的杰奎琳・休伊特率领一群观察者,利用超大阵列射电望远镜,发现了第一个“爱因斯坦光环”。到如今,我们已经观察到的引力透镜多达数百个。在最近发现这8个新的“爱因斯坦光环”的同时,科学家还发现了另外11个引力透镜。   长期以来,人类就一直在沙漠般的太空中寻找宇宙起源的线索。由于引力透镜能够制造虚像并加以放大,宇宙沙漠中就出现了许多海市蜃楼般的天体幻影。这一方面让太空的情况变得复杂起来,人们观测到的许多星体显得真假莫辨、大小难测:但另一万面却也提供了很多有价值的线索,让人类能够透过幻象了解真相。   利用引力透镜,可以计算宇宙的大小和年龄。在现在已知的宇宙边缘,存在着一些类星体,它们发出的光线在经过引力透镜时发生偏移,最终通过不同的路线到达地球。这样一来这些光线到达地球的时间也会不同。在计算了这种时间差之后,就可以算出地球到类星体的距离,从而算出宇宙的大小和年龄。引力透镜有助于人类发现宇宙中的暗物质。天文学家认为,宇宙中有超过90%的部分都由暗物质和更神秘的暗能量构成。只是这种暗物质看不到也摸不着,很难证实它的存在。不过,由于暗物质的质量达到普通物质的5倍以上,因此能够产生巨大的引力,有可能形成引力透镜或微引力透镜。科学家曾于1993年观测到大麦哲伦星系中一颗恒星的光度增加,后来证实是银河系一颗褐矮星形成的微引力透镜将其亮度放大。2007年5月,美国科学家又借助引力透镜,发现了一个跨度约250万光年的暗物质环。   如果说透过“爱因斯坦光环”和引力透镜可以窥见宇宙形成与演变过程中各种巨大天体生死轮回的辉煌场景,那么,我们看到的流星雨不过是宇宙中小小的焰火表演。但在众多天又爱好者中,说不定会有人穿过那道流星雨帘进入宇宙的魔幻世界,探索其中的奥秘呢。

范文三:爱因斯坦的机遇与眼光

科学人文 CULTURE

更自由的眼光使他抓住了时代的机遇

26岁的爱因斯坦敢于质疑人类关于时间的直觉观念,从而打开了通向微观世界的新物理学之门。

1905年通常称为阿尔伯特·爱因斯坦的“奇迹年”。在那一年,爱因斯坦引发了人类关于物理世界的基本概念(时间、空间、能量、光和物质)的三大革命。一个26岁、默默无闻的专利局职员如何能引起如此深远的观念变革,因而打开了通往现代科技时代之门?当然没有人能够回答这个问题。可是,我们也许可以分析他成为这一历史性人物的一些必要因素。

首先,爱因斯坦极其幸运:他出生于合适的时代,当物理学界面临着重重危机时,他的创造力正处于巅峰。换句话说,他有机会改写物理学的进程,这也许是

名人名言

爱因斯坦的机遇与眼光

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编者按:今年是爱因斯坦诞辰130周年,我们摘编了杨振

宁先生于2005年7月在第22届国际科学史大会上所作的演讲,以此来纪念这位科学史上划时代的伟人。

20世纪初对物理学家来说是难得一遇的时机。历史上从来没有那么多革命性的新思想、新发现在短短二三十年内如潮水般涌现出来。有人说,在那个年代,即使是才能上属于二流、三流的科学家也能做出一流的工作。科学史上也从来没有过在那么短的时间内出现那么多的天才。但是即使群英荟萃,有一个人也依然那么醒目,像大熊星座一样

自从牛顿时代以来独一无二的机遇。这种机遇少之又少。E.T.贝尔的《数学精英》引用了法国数学家拉格朗日的话:“虽然牛顿确实是杰出的天才,但是我们必需承认他也是最幸运的人:人类只有一次机会去建立世界的体系。”

这里,拉格朗日引用的是牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》中第三卷即最后一卷前言中的话:“现在我要演示世界体系的框架。”

拉格朗日显然非常嫉妒牛顿的机遇。可是爱因斯坦对牛顿的公开评价给我们不一样的感觉:“幸运的牛顿,幸福的科学童年……他既融合实验者、理论家、机械师为一体,又是阐释的艺术家。他屹立在我们面前,坚强、自信、独一无二。”

爱因斯坦有机会修正200多年前牛顿所创建的体系。可是这个机会当然也对同时代的科学家们开放。的确,自从1881年迈克尔逊-莫雷首次实验以及1887年第二次实验以来,运动系统中的电动力学一直是许多人在钻研的热门课题。令人惊奇的是,当爱因斯坦仍在苏黎世念书时,他已经对这个课题产生了浓厚的兴趣。1899年他曾写信给他后来的太太米列娃:“我还了赫姆霍兹的书,现正在非常仔细地重读赫兹的电力传播的著作,因为我以前没能明白赫姆霍兹关于电动力学中最小作用量原理的论述。我越来越相信今天所了解的运动物体的电动力学与实际并不相符,而且可能有更简单的理解方式。”

为寻求真理的努力所付出的代价,总是比不担风险地占有它要高昂得多。

——莱辛

◆杨

振宁\文

居于群星之首,他就是爱因斯坦。在对他无限景仰的同时,人们不禁要问,是什么机遇和个人特质成就了爱因斯坦一生的伟大、辉煌?

样。可是洛伦兹也没能抓住同时的相对性这个革命性

思想。1915年他写道:“我失败的主要原因是我死守一个观念:只有变量t才能作为真正的时间,而当地时间”t′仅能作为辅助的数学量。

这就是说,洛伦兹有数学,但没有物理学;庞加莱有哲学,但也没有物理学。正是26岁的爱因斯坦敢于质疑人类关于时间的直觉观念,坚持同时是相对的,才从而打开了通向微观世界的新物理学之门。

几乎今天所有的物理学家都同意是爱因斯坦创建了狭义相对论。这对庞加莱和洛伦兹是否公平?要讨论这个问题,让我们先引用英国数学家怀特海的话:“科学的历史告诉我们:非常接近真理和真正懂得它的意义是两回事。每一个重要的理论都被它的发现者之前的人说过了。”

洛伦兹和庞加莱都没有抓住那个时代的机遇。他们致力于当时最重要的问题之一,即运动系统中的电动力学,可是他们都错失良机,因为他们死守着旧观念,正如洛伦兹自己后来所说的一样。爱因斯坦没有错失良机是因为他对于时空有更自由的眼光。

他追寻此更简单的理解方式,六年以后提出了狭义相对论。

当时许多科学家对这个课题也极感兴趣。庞加莱是当时两位最伟大的数学家之一,他也正在钻研同一个问题。事实上,相对性这一名词的发明者并不是爱因斯坦,而是庞加莱。庞加莱在1905年的前一年的演讲《新世纪的物理学》中有这样一段:“根据相对性原则,无论是对于固定不动的观察者,或是对于作匀速运动的观察者,物理现象的规律应该是同样的。这样我们不能,也不可能辨别我们是处于静止还是处于匀速运动状态。”

这一段不仅介绍了相对性这个概念,而且显示出了异常的哲学洞察力。然而,庞加莱没有完全理解这段话在物理学上的意义:同一演讲的后几段证明他没有抓住同时的相对性这个关键性、革命性的思想。

爱因斯坦也不是首位写下伟大的相对论变换公式的人。之前,荷兰物理学家洛伦兹曾写出这个公式,所以当时这个公式以洛伦兹变换命名,现在仍然是这

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要有自由的眼光,必须能够同时近观和远看同一问题。远距离眼光这一常用词就显示了保持一定距离在任何研究工作中的必要性。可是只有远距离眼光还不够,必须与近距离的探索相结合。正是这种能自由调节、评价与比较远近观察的结果的能力形成了自由的眼光。按照这一比喻,我们可以说洛伦兹失败了是因为他只有近距离眼光,而庞加莱失败了是因为他只有远距离眼光。

中国美学家朱光潜先生强调过“心理距离”在艺

云飘飘兮,天湛蓝,大科技兮,惊层颠。愿《大科技》越办越好,与世界同类杂志齐头并进。愿爱

《大科技》的朋友加我QQ:514586643。 河南省商丘市一高 张东

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科学人文 CULTURE

术和文学创作上的重要性。我认为他的观念与上述的远距离眼光是一致的,只是在不同的学术领域而已。在最权威的爱因斯坦的科学传记《上帝是微妙的……》中,作者选择这样一个词来描写爱因斯坦的性格:孤持,并且在第三章的最开始引述《牛津英文词典》对该词的解释:“与其他人保持距离;单独地、孤立地、独自地。”

的确,孤持、距离、自由的眼光是互相联系的特征,是所有科学、艺术与文学创造活动中一个必要因素。

1905年,爱因斯坦另一个具有历史意义的成果是他于3月间写的论文“关于光的产生和转化的一个启发性观点”。这篇文章首次提出了光是带分立能量为hv的量子。常数h由普朗克于1900年在其大胆的关于黑体辐射的理论研究中提出。然而,在接下来的几年里,普朗克变得胆怯,开始退缩了。而1905年的爱因斯坦不仅没有退缩,还勇敢地提出关于光量子的“启发性观

点”。这一大胆的观点当时完全没有受到人们的赞赏,从以下的几句话就可以看出这一点:八年后,当包括普朗克在内的一些德国知名科学家提名爱因

德国物理学家、量子物理学

物理学界所接受。

广

义相对论是他的一次纯粹的创造

关于广义相对论,爱因斯坦没有抓住什么机遇:

他创造了这个机遇。

这是一次纯粹的创造。

在1905年至1924年之间,爱因斯坦的研究兴趣主要在广义相对论。作为科学革命,广义相对论在人类历史上是独一无二的。其设想宏伟、美妙、广邃,催生了令人敬畏的宇宙学,而且它是一个人独自孕育并完成的,这一切让我想起《旧约》里的创世篇(不知爱因斯坦本人是否曾想起这个比较)。

当然,我们很自然也会想起其他的科学革命,例如牛顿的巨著、狭义相对论、量子力学。不同之处在于:牛顿的工作确实是宏伟、美妙、广邃的。对。可是在他之前有伽利略、开普勒,还有更早的数学家和哲学家们的成果。他也不是当时唯一在寻求万有引力定律的人。狭义相对论和量子力学也都是影响深远的革命。可是它们是当时许多人研究的热门课题,都不是由一个人所创建的。

而广义相对论却是爱因斯坦独自一人通过深邃的眼光,宏伟的设想,经过七八年孤独的奋斗,建立起来的一个难以想像的美妙体系。这是一次纯粹的创造。

他的新眼光

改写了基础物理学的发展进程

爱因斯坦逝世50年来,他的追求已经渗透了整个理论物理基础研究的灵魂,这是他的勇敢、独立、倔强和深邃眼光的永久证明。

广义相对论代表引力场的几何化。自然而然它使爱因斯坦接着提出电磁场的几何化。从而又产生了将所有自然力几何化的想法,即统一场论。此发展成为他后半生的研究重点,但他的努力没能成功。

由于没成功,也由于自20世纪20年代初,爱因斯坦将其注意力几乎全部放在这项研究上而忽略了像固体物理和核子物理这些新发展的领域,他经常遭受批评,甚至嘲笑。他对于统一场论的投入被描述为着魔。这种批评的一个例子是拉比于1979年在普林斯顿举行的爱因斯坦百年纪念上所讲的话:“当你想起爱因斯坦于1903或1902年至1917年的工作时,那是极其多彩的,非常有创造力、非常接近物理,有非常惊人的洞察力;然而,在他不得不学习数学,特别是各种形式的微分几

斯坦为普鲁士科学院院士

时,推荐书上说:“总之,我们可以说几乎没有一个现代物理学的重要问题是爱因斯坦没有做过巨大贡献的。当然他有时在创新思维中会错过目标,例如,他对光量子的假设。可是我们不应该过分批评他,因为即使在最准确的科学里,要提出真正新的观点而不冒任何风险是不可能的。”

这封推荐书写于1913年,其中被嘲笑的光量子假设指的就是上述爱因斯坦于1905年大胆提出的想法。可是爱因斯坦不理这些嘲笑,继续把他的想法向前推进,于1916至1917年确定了光量子的动量,进而发展为1924年对康普顿效应的划时代的认识。

在那些年里,即在1924年康普顿效应确立之前,爱因斯坦完全孤立,因为他对光量子的深邃眼光不被

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十载寒窗为一朝功成名就,百年孤独求一纸鱼跃龙门,预祝江苏省泰州中学09年高考再创佳绩!

江苏省泰州中学 严浩

破解爱迪生的秘密

到电灯和录音机的祖师爷,人们马上会想到闻名世界的

研究对象,调查研究的结果显示,这些小提琴练习者从5岁开始学拉小提琴,每周练习2至3小时,练习时间随年龄增长而增加;到20岁时,这批学生中的佼佼者人均练习时间累计已达1万小时左右;而那些表现相对逊色的学生,练习时间累计不到8千小时。研究人员据此认为,灵感和天分固然重要,但苦练时间长短才是成为天才或庸才的决定性因素。

美国一位作家所著的《出类拔萃之辈》一书中讲述的一个真实故事,恰巧能生动印证这个观点。这个故事讲述了英国甲壳虫乐队的成功秘决。这个乐队4名

伟大发明家托马斯·爱迪生。人们在赞叹他的成功时,往往说他是个天才,但他自己却反对这种说法,他说:天才是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水。

但百分之九十九的汗水应该怎样度量?喜欢叫真儿的研究人员对这一谜题进行了研究。德国柏林音乐学院的研究人员发现,一般人要想成为顶尖运动员、音乐家、棋手等天才式的人物,至少要苦练1万小时。换句话说,成就天才的“百分之九十九的汗水”就是大约1万小时的苦练。研究人员以一组小提琴练习者为

赵尚泉/文

成员在早期职业生涯中每周演出7天、每天8小时;到成名时,他们已公开表演1200次,所有演出时间累计达1万小时,远远超过其他乐队各自全部的演出时间。

英国科学家认为,这个观点并不违背大脑神经科学,同时还揭示了大脑的另外一个秘密,那就是大脑可能需要1万小时的时间消化、吸收,才能真正掌握和运用一种专业技能。还是以爱迪生为例,他之所以能修炼成天才,其中的奥秘就在于他从小就喜欢玩新花样,琢磨新东西,长此以往,他发明创造的灵感就超乎常人了。

何的时期以后,他就改变了。他改变了他的想法。他的那种对物理学的伟大创意也随之改变了。”

拉比是否正确?爱因斯坦有没有改变呢?   答案是:爱因斯坦的确改变了。改变的证据可以在他1933年的斯宾塞演讲《关于理论物理的方法》中找到:“……理论物理的公理基础不可能从经验中提取,而是必须自由地创造出来……经验可能提示适当的数学观念,可是它们绝对不能从经验中演绎而出……但是创造源泉属于数学。因此,在某种意义上,我认为单纯的思考可以抓住现实,正如古人梦想的一样。”

虽然你可以同意或反对这些非常简要的论点,但是你必须同意它们强有力地描述了爱因斯坦在1933年关于如何做基础理论物理的想法,而且此想法相对于他早年的想法有极大的变化。

爱因斯坦自己对这一变化非常清楚。在他70岁出

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版的《自述》里,我们看到:“……我作为一个学生,并不懂得获取物理学基本原理的深奥知识的方法是与最复杂的数学方法紧密相连的。在许多年独立的科学工作以后,我才渐渐明白了这一点。”

很明显,在这一段里,“独立的科学工作”指的是他于1908年至1915年期间创建广义相对论的长期奋斗。长期奋斗改变了他。是否朝更好的方向改变了呢?拉比说:不是,他的新眼光变成徒劳无益的走火入魔。我们则要说:他的新眼光改写了基础物理学日后的发展进程。

心理测试答案

你该选择什么样的职业

1、你是否从小就梦想当明星、

歌星或模特呢?你对自己的相貌和能力都相当有信心,公关类工作很适合你

2、你十分欣赏自己的才华,完全靠技术和才能赚钱,专业人士这头衔非你莫属

3、对脚踏实地、勤劳有耐性的你来说,安稳的工作最适合不过

祝诗洞八(8)班在期末统考中取得全年级第一的好成绩。

广东省肇庆市诗洞镇 黄喜年

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范文四:爱因斯坦----爱因斯坦自述

已经67我了,岁在这里,坐为的是写要点类似自己的讣那告样的东西。我做件这事不仅因为希,普博土耳已说经了服,而且我我己也确自实相信,向同共斗奋着人们讲的讲一一人个己自力努和探过索事的情在顾回中起看是来怎样的那,该是件一事。稍好考作虑以后我,就觉得这,尝试种结的果肯不会是完美无定缺的。因为工,的一生作不论样短暂和怎有,限间其经的歧途历论怎样不占势优要把,那值些讲得的西讲东楚清毕,竟是容不易—的—现在67岁的人已完不全同他于50、岁30岁者20或岁的时候了任。回何都染忆上当前了的彩,色而因也带有可不靠的观点这。考种可虑能使畏人而退难然。,而一个还是可人以自己的从经里提验许取多别所意人识到不的东西

。 当我还是一 个当早相熟少年的时的候我,已就深经地切识到,大多意数终生人无止地休追的那逐希些望努力是和无价毫的。值且而我,不久发现了这就追逐的种酷残,这当在年之较天今更加是心地用伪善和精亮漂的句字掩饰的着。个每只是人因为有个,胃就定注参要与种这逐追。而且由,于与参这种逐,他的追是胃有可得到能满足的但;,是一有个思、有想感情人却的不由能此得到而满。这样足,第一条出就路是教宗它通过传,的统育教关机灌给输每个一童。儿因,此尽我是管完全有没教信仰的(犹宗人)双亲太儿的子,还我深深是信地仰教宗但是,,这种信在仰我21那岁年就然中止了突。于读了出俗通科学的书籍我很快,相就,《圣信经》里故事的有多许可能是不实的。真其果结是一种就正真热狂的由自想,并思交织着且样这种印象:国一是故家意谎言来用骗欺青年的人这;是种一令人口口瞪的印象呆。这经种验起引对所有我权威怀疑,的任何社对会环境里会都存在的信完全念一种抱疑态度,这怀态度再种也有没离过开我即使,在来后,由于好更搞清地楚因了果关系它,已失了原去的有尖性锐时是也如此。

我清楚,少很时代的年教宗天就这样堂去了失这,使我自己是“仅仅从作为个”人的梏中桎,从那种被愿、望望和原希感始情支所的配活生解中出来放的第个尝一。试在我们之有一外个巨的大世,它界开离我们类而独立存人,在它我在们面前象一就个大而伟永的谜恒然而至,少分部是我们地观的和思察所维能及的。对个世界这的视深思凝就象,到得解一放样引吸着们我而且我,久就不注意到许多,我所尊和敬佩钦的人,专在从事心这项事中,找到了内心的业由和安自宁在向我。们供提的一可切范围里,从能想上思掌这个握在人个以外世的界,总作为一个最是高

目标而意无有地意现在浮我心的中。目有似类想的法今人物古,及他以已们达到的经真知见,灼是我的不都可失去朋的。友通这个向堂的道天路,并不象通向宗天教的堂路那道样坦舒和人诱;是,它但证已是明以可信的,而且我从来赖也有为选没择这了条道而路悔后。过

我在 这里说所,的仅仅在一定意上是义确正的,正象一不张几笔多画,的能只很有在的限义上意反映一个出细混节乱复的对杂一样。如象果个人一好爱有条理的思很想那,他的末性本这的方一很可面能牺以其牲方他面为代价而得显为更突,并出且愈愈来显地明决着定他的神精貌。在面这情况种,这下的人在样顾中所看到的,很回能可只一是种千篇一的律有统系发展,的然而他,的际经验实是却千在变万的化个情单中况生发。外的界情况多是种样的,多识意瞬息内容是狭隘的,的就这引起了每个人生一的一种活原子。象化我这种类的人,其型展的转折点在于发自,的主己兴要趣渐远逐地远脱摆了暂短的仅仅和为作人个的面,而转向方求从思力想上掌握去事物。从个这观来看点可以象上面这样简要,说地来出的要纲式评的里述,已含着包尽能可多真理了。的

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一经感验“惊到”呢?这种“惊奇奇”乎似只是经验当同我们的分固定充概的世界念冲有时才会发突。每当我生们尖而锐强地烈历经到这冲种时,它突就以会一决种定性方式反的来过作用我们的思维于界世这个。维思界世的展,发在种意某义上说是就对“惊奇的”不断摆脱。

当我还

一是个四、岁的小五孩在父亲,结我看一罗盘个的候,时就历过经种这奇。这惊指只针以如南此确定方的式动,行根本符合不那些无意识在概念的界中世能到位置的找事的本物性的(直接同接触“有”关作用的)。现在还记我,得少相信我至还记,这得经种给我验个一深刻持久而的印。象我一想有定么什西深深地隐藏东在事后面。情是凡人小就从看到的事情,会引起这种反不应;他对物于体下落,对于风和,雨对月亮于者对于或月亮会不下来掉,对于生物非生物和之的间别区都等不感惊奇到。

在12 岁时,经我历另一了种质性全不完的同奇:惊这是一在学年开始时,当个得我一到本于关欧里几平面得何的几书小所经时的历。这书里本有许多断言,如比,角形的三三个交高一于点,它本们虽然并身是不而易显见的但是可,很可靠以地加证以,以致任明何怀似疑乎都不能可。种明这晰性和靠可给性我造了一种成难形以容印的象。于不至用明证就得认公承理这,事件并有没使不我。如安我能依果据一其有些性在我效来是无看置容疑的题来命加证明以,末那我完就心满全意了足。比如我,记得在本神圣这的几学何小到我手书以前,中位叔有叔经把曾达哥拉斯定毕理诉了我告。经过巨艰努的力后以,根我三角形的据相似成性功“地证明了”这条定理;在样这做时的,候觉得,我角三角形各个边的直关系显“然完全决”定它的于一锐个。在我看角来,只有在似方式类不中表现是很得

“显”然的东西才需要,明。证且而,几何学究的对研,同那象“些能看到和摸到被的感”知觉官的象似乎对同一是类型的西东这种。始观原念根的源,自是由于然知不觉地不存着在何几念概同直接经验象(对性刚、杆截等等)的段关系这种原,始念观大也就概是康提德出那个著名的关于先验综合判断“”能性可题问根的据。

果如因此好用纯粹象维思就可能得到于关经对验象可靠知的识那末这种“,惊奇就是以”错误依据的。但是为,对第于一经次到它的验来说人,纯在思粹维中能达到竟如此靠可又而纯的粹度程就象希腊人,在几何中第一学次告我诉们的那,样是够令足人讶的了。惊

既 我然已经断了刚打始的开讣告而且扯远,了因此我,毫将踌躇不地这里用几句在

话来说明我的识论信认,虽条有些然话前在已经面顺便过谈,这个了信实条际上在很久是以后才慢慢地展起发的来,且同而我年轻候时所持的点观不并一致。一方我看面感觉经到的总和验,另一方又看面书中记到的载概和念题的总命和。概念和命之题间的相关互具有逻系辑的性质而逻,思辑的维任务严格限则按于照些一定的规既(则这逻是辑学究的问研)来建题概念和立题命之间的互相系关概。和命念只题通有过它同们觉感验经联系的才得其“获意义”和内容”“。者后同者前的联纯粹是系直觉的联,系不具并有逻辑的本性。科学“真”同理洞幻想空的别就区于在种这联,即这种直系觉的合结能被保证够可的程度,靠不而别的什么。是念体概连同那些系构概念体成系结的构句法规都则是人的创造。物然虽概体念本身系在辑逻上完是全意任的,可它是们到这样一个目标受限的制就,是要可尽能到同感觉做经验的总有可和的(直靠的)觉和备的对完应系关其;,它次们应使当逻辑独立的元素(基本上概和念理),公不下定即义的念概和推导不的命出,题要可能的尽。少

命题如果在某一逻辑体是系里照公按认逻辑规则推导出的来,的就是正它的确体。系所具有的真理内容取于决它同经总和验对的应可能性的可性和完靠备性正确。命题是从它的属所的系的体理内容中真取得“共理真性的。

对历史发的展一意点。见休谟清楚地解了到,有概念,些如比果因性念概,不能是用逻方辑从经法材验中推导料出的来。德康全确完信些概某念不是缺少可,他认的这为些念概——它们正这样是挑选来出的——任何是维的思必要提前并,且它们同把那些来自验的概经念区开别来但是,我相。,这种信分是错区的误那就是,,它说是不按然的方自式来正确对问待的。题一切念概甚,至些最接近经验的概那念从,辑逻观点来看,全象完因性概念一样果,都是一些由选自的约择,而定个问题这首是从因果先性念提出来的概。

范文五:从牛顿粒子说到爱因斯坦光子论

从 牛 顿 拉说 到子 因爱 斯坦 光 子

高论 树选

许第余

了 。。

光具 波有粒 二象 顿 提 出性 过 光的粒子 说

理子、

,

,

在 粒子 方性面

,

因 斯 坦 提出 过 光

牛么 顿在 发现通 过棱光镜 色 散的

牛顿

矛光 的衍 射 和 光通 过 体晶形 成双 声 射等

,现

象 的同 时

环根

光据的 直 线 播 性传

,

,为认光 是均 匀 在

。的

微种粒 流

子 光 源 从 飞来出

,

物质 内 以 学 定 律力 等作速直 线运 动

行进 解释的 从图

,

按 照 光

的粒 理 子论 可 以对 光 的 射反定

律认为 子粒象 个一个小球

,

在,面

平。

作 弹 上性反 射 可知

在 这

过 程 中 能 守 量 恒 和 量 方 向动粒子未 受 力

量 守恒

图从

,

略岔 式豁,

,二

质量

。保 持常

数的 粒

。 微

石 一又‘ 乙仕 丫

二、

的件条 下

质媒 系统

,

只式 在 一 些特 殊 情况下

。 。

,

,

非 相对论在性

的 静电电 子 透镜 里电的子 末速度 正 好等 于

该式在 物理 上 就 正 是确 的

但在

一 般 情况 下该 式 却 得 到了一 光 在 折个射 率 大

图。

的 介 质

中 速度比 折在 率射 小 的介 质中 的 速

度大

结的果

,

这和 后 来发 现 实 的际情 况相 矛

即于

二。

,“

牛顿 的粒 子论 解在释 他 自 己 发现的 牛 顿环时 同 也样遇到 了困 难的折

射 的

“,

即可求

得。

,

,

和反 射 律 完 全 符 合 中定 的光折

射,,

。 此 因 不他得 不假 当设然用 他的 子粒论 。

样,

于 图

,

如 微

光粒线 在 牛顿环 实验 中 发 生 容 易 的 反 射和 容易

垂 直于 纸面的 平面 上 折 射 限 制 一 平在 面内

并假

定 运动

被,

变突

,微粒 的 轨迹 以应可用 能

来 解 释光 的偏 振 就 更 困 难了,

顿的追 者

,随

守定恒律 和 动 量的分 守量恒 定律 来 决定

对 光 的 每一个 新 事的实 的 解

通 还规

常。

定了 一 个 独立的 难 于理 解 的补 充 假 设 他 们冬

充了 许 多 光的 粒子 性 质的 观

点。

,

例如 在这

些 多

现 振象 的出 现

,

以 及 同不介 质中 光速的

测光

的 子粒 是一 些多 体

,

面定

,

光的波 动 论理冲 破 了牛 顿 粒 子 论 的 栓

理。

,体 面山必须 同时 出偏振分 轴对称 轴和 与 第,一 个 , 轴互 誉的 另夕 轴 个 一第个 轴

卜,

而桔 发展起 来这 是就大 家 知 熟 的光在 学 萌, 的诊 十七 世纪在 微粒 说 古 势优 的 同 时波

,, 的

端一 折被射 体物

另一引 则被端 斥

排。

说动 也被 粗 地略提 了 出 来

种 然截不 同的

,

然 的光 连续 粒子 的 振偏轴 用 各

式,

说 产 自生之 日 起 一方 面 沿 各 自着 道的路 发展 ,

井样 的方 法定 问

,但

总,是 垂 直光于线

的另

一 方 却 互 面斗有

。,

时当 这的 种 波 动

理 论是 弹 性 波 动理 论 认 为 光振 动 是 一 种连 ,

,

子 拉晓着它的 偏振 不 断地轴 恒 速

,续

质转

,

三度玉与 颇 色 布 关

转旋 是这 样 进 行。

光的— 同现不 象备种 无 小

限,

以 太的机

械弹 性 振

为, 了解

就假设 以 的太 度密

,

引 吸 端于 排 斥 能 端够 流轮地 受 光 线到「

变 量模 大远 于

太以 的特 性在

万 到 巡 川勺从介呀

作用

,不

同 的质 物中 是不 同的… …具 有 这 性 些 的

以质 太 是令 人 难以 想 象 、的于 是就 暴露了光

反 尸 件

的 产 生不 任何影 之

拉 子浇其 偏轴 振旋以转

,

使 所 右

取 的的取 向

理性论 的 许多 熏 大 困 难麦 克 斯韦 根 据 法拉 第

早行于于 反 面扣,

抢书 列

。偏

扣 人态止 于在这 种 正

刻,

年现发了 光的

,

振动 面 磁在 中发 生 旋 转

场与但

,

韦伯

发年现

,

折刘 能 改变 粒微 转旋的 度速

听 封 质介

二 泊 性 质贡 入 射 角 有关

光在 真 空中 传播 速 度与 龟 磁 波 度 速 同相 些

这 除之此外。 ,

, 年立 确 了光 是 磁电 波 的 理论

它 偏 使振 轴 取 向 总划 是垂 于直偏 振 面 在 存 在 双 折 的 射情况 下 位 置之 间开始 振 动 说

,。

被 年 赫 的 实兹 证实

验 但 是 克 麦韦 理

这 ,偏 些

论 和弹 性 固 体 理 论一样

,

还 需 有 要以太

,

在轴它 的原始 位 置和 相 对于主 要 截 面 对 的称

不 是 过 以电 以磁 代太替 了机械 的 以

大在

对 电 各于 颜种色 灼 粒 子 来

磁以太 市 有位移 电 充和 磁

场麦克 韦斯电

磁一

振些 动 所持 续的 叶 与门烧 偏 振 轴 转

。 论 较 理 弹之 性 固休 理 论向 迈 进 前

的 步周 期成比 例 在某 注

,

兹 用 花放 火 电产生 甩 波

一磁

,

从实 验

上深

狂之

,

这些 振 力披 止截

证实 了电

磁一

乞润 皮

质 光 与相附

,一

年 在他

并 且在 两个 互 相 直垂 的 面平内 确立 了 偏

火花放做电实 时验压 ,

观察

到电花的光火照射

振轴

一定的 分布的 ……

在 另

一 介火 花电极 上 可 减 小以 放 电 它的电

这 就 是 作

为光的 粒 子小叮 冲丘要 据 依的光

上面 。 些这 假设

一现些象

,

,

虽然能 够针对 地性 解释

找 能解释 许多新

,

但它并。

字验 事

电的 效

一实

,

就笨 其拙和 不 合 逻 性 辑定决弓力

,

给们 人下留 了微 粒吐

的的

,

,

妥因斯 坦左 普朗 克 量 子 论理 的

,不太好 的 象印

力和斥偏振灿振 。

毕 匕 根 础 本 抛 弃 了以大 的 概 念

出 人了

功状 态 的 本基力 的内部 理 机 何如

熟知 光的子 论

理,

射场本 也是身量 子化一

护 者 们没 提 有 这出个 问 题 总 之,

,

此因

,从 它

吸取 能 量也只 能 量 以子 夕 进行

来十

牛。顿 的粒 子说学 较是原 始 的

,

具一

做光

子并得 到 电光 效 应

方 必为 函 数功。

,

的定 积 极作用

,对

识林光 木 的性

,之

夕程

一二

叨仓,

子 性 方 面作 出 了 子一 的定贡 献

但由于把 粒

一的 静止 量 为 质

零下。

动 、 ”

理 论绝 对 化了 达 百一 年之 久

因而 碍阻了 光 学进、

展 这发

,号

,

能量 一

光电效 应 的四条 规 律就 得 到

,由 光于在 传 播 过 程 山的 干 涉

射和 偏衍

满意 地 解

再加释上爱 因 斯 坦 质关 系式

。二

就可

以 利 动量用 守和恒 包 质 量 括

,

新 产 生 思的 想, 大 厦 变 得 更加 巩固

,

表外更

,

在 化内 总能的 量 守

恒,

,从

理 论 推 出康上 顿普。

加好

。 在 理物 学 中与 在其 它科 学 中一样 ,

长 改变量 并 得到 和实 验相 符为 结果 对,于 热 辐 射光压 规 以 及象光的 化学 作 用

等都能 够 满园 地 释解

统占治地 位的 不单 是 逻

辑有 理还智

,”

就是 说 是互

相,

经典 论 理和 经 典 论

,

或的绝 无 对联 系

的,。

也 存在 哪不

七 十世纪 末 牛 顿光叶的 微粒 说同 惠更斯 的 光 波说 动的对峙 相 似

,

个正 哪 确个不 正 确 问的题

,

各 有其适 范用,

麦 克斯韦的 光 的

彼 此 有 对 应关 系

理论 子一 定在基 础 随 着 学 的 科 发 展由

、磁电 理 波论 爱与因 斯 坦 的 光 的 量子 理 论 也 各

上就 过 到 渡经典 论理理中 ,

自统 治 着

己自 的领域

的量子行为,

波 动

理不论 能解 释光

德布 罗 和意后 来的 薛 谬创 定 立的 量子力 学 原

波 动, 和微 拉 性的 对 立得 到 完 满 地了

,光

的 量 子 理 诊不 能 说明 光 波

的动

现 象

,

,

是 麦 克斯 韦 与但爱因 斯 坦 的 理 论

比一

述描 子 粒性 能量的和频 率

和 量

动二

与描

牛 顿

惠 更与 斯的理 论 比较深 入 地 进 入了 高级 阶段 接 更近 客手 真观实 实 真 在光学现

,波 动

的 波 长

性,

,

,

,

中波 动 与性 量子 性 之 间的看

米服

可克,

系起 米

对 于光 的射

衍,

波 的 度讲角

,

,

盾矛

,

,

就 是 自

然辩 证 法的一 种 表现

,,

射花 样 大极 处

,,

代 表 的 振波 幅大。

真实

矛的盾统 一 一

统人们 不 惯 习 种 矛这 的 盾 经典的 机 图械象

,

从 粒 子 的角 讲度

衍射 花样 极 大 处 强大度

只 不

证过 宏 明 的观

,

代表

在 打该处 的 子数 光

多上综 所述起 检 的验

, 片面有 的性缺 欠

观世界 物 质的比 起 形 而形

而上

,

爱 因斯 坦 的光 子 理是 论经 得,

学的 象 来 要形复 杂 得 有没止

的境。

深 刻地 揭 了示光 的 粒 子 性

。推

学 的

形 象是由 习于 惯和长 时 ’的 经验 产 生

动丁光 学 发 展的

从 牛顿的 微 粒到说爱 斯因

,

里不 但 有波 动 粒 子 两与 种 说 的学 矛还 有 典 理 经论与 量 子 理 论的 矛 盾

于 对子理量 的论理解 ,

。坦

光 论子深

,

,使 人

们 对 的米 本件 的认 识步步

加 物质 的是一 种

,盾

,

和光 物 实 一

,

它’ 同时

朗昔克在

,年

有波 动的 性 和质粒 微的性 质

,

而 整从体 来

量子 理 论作 总 结

时“

,

了 这 样 一段

已话既 不是 波

,

亦不 微粒 是即光具有 波

石,

不 也是 这

一样

全 当推部 经翻典 物 理 是 可 能 不 的 时候

,

,

或 那

样 的混 合

物注 释的

,

二粒 性象

渐逐 白明过来

于 每 一 个 相信 学 科是不 断这里

也 一

,样

进 步 的人来 说推

翻问的

归,根 底 到不是

,

其实粒 子 说是 斯德 卡 斯 特当 逝他 世 时,

一生

最早 提

出,

是而 刻深改造地它 。

它结,

顿牛

才 岁

” 八出年版

伯斯卡

为 如 果假定 作 用 量 子 是无 限 小

的则

量子

斯用 微 粒模型 对 学光在

律 寸的推导 于 定

,

牛而 的

物理 就 转 变 经 典为 物

理总

之,

,

经 物典 大理

才 出 第 一

版摘

自《 学

光 见 《学光

年第》集

页到 加

。。

厦 的基石 不 是 仅不可 动 摇 的

且 于由加

范文六:爱因斯坦在光量子理论的基础上

題目 :Spontaneous Emission and Stimulated Emission 教授 : 郭艷光 老師 學號 : 8522054 姓名 : 朱健智

一. 前言:

1916-1917年,愛因斯坦在光量子理論的基礎上,重新推導了黑體輻射的能量密度分布公式,同樣得出了普郎克公式。愛因斯坦再推導中,引入了兩個極為重要的概念,即受激輻射和自發輻射的概念。它所採用的光與物質相互作用的模型是:假定參予相互作用的原子只有兩個能態(如圖一)。原子從能態2項能態1躍遷,輻射出光子hν;由低能態1向高能態2躍遷,吸收光子hν。輻射光子的過程,分自發輻射和受激輻射。

二.黑體輻射的研究結果:

我們早就知道,任何物體和液體在任何溫度下都輻射出各種波長的電磁波,而且輻射的總能量隨溫度的升高而增加。因此,為了研究熱輻射的性質,科學家們設計了一種理想的輻射體----絕對黑體。這類物質發出的輻射能量譜只和溫度有關。在實驗式中,我們利用不透明的材料製成一空腔,腔壁開一小孔,因為光線進入小孔之後就在腔壁中進行多次反射。又因為小孔的面積很小,因此光幾乎不會從小孔中射出,此時,我們可視此小孔為一黑體(百分之百的吸收照射到其上之輻射)。由實驗的圖形可知,縱軸為能量密度,橫軸為波長。我們可以清楚看到能量的分布曲線是與絕對溫度T有關。而在同一條曲線中,不同的波長對應著不同的能量密度分布。這也表示了在同一溫度T時,黑體所輻射出的波長並非單一的,而我們也可以將此現象視為許多同時發生的自發輻射。

三. 原子發光的原理:

要使原子發光,通常都要透過激發的方式,使之處於高能階。而被激發的方法又可分為熱激發、碰撞激發、光激發…..等。在此我們就熱激發、碰撞激發、光激發三項加以解說:

熱激發:

這是高溫物體發光的主要原因,當固態和氣體加熱到很高的溫度時,就會開始發光。例如把食鹽放在火焰上,此時食鹽會分解,而產生的高溫鈉蒸氣就會發出黃光。這是由於物質的溫度提高的時候,處在高能階的粒子數就會增加,當它們向低能階躍遷時,射出的頻率在黃光區域的光子數目較多的緣故。

碰撞激發:

此為粒子間的一種非彈性碰撞。當兩粒子相互碰撞時,只產生動能的變化,而沒有內能變化時,稱為彈性碰撞。反之,內能也發生變化時,就稱為非彈性碰撞。而非彈性碰撞又可分成兩類;如果碰撞後總動能減

少而轉變成內能,稱為第一類非彈性碰撞。例如:汞燈、鈉燈這類氣體放電光源的激發便運用這類碰撞。具體的說,從陰極發出的電子在電場中加數而獲得動能,再和處於基態的粒子產生碰撞,把自己的能量傳給粒子,使之激發至高能階,之後再向低能階躍遷,因而發光。反之,如果碰撞後內能減少而轉成動能,則稱為第二類非彈性碰撞。假使我們使一個處於激發態的原子與另外一個處於基態的原子碰撞,這時激發態原子的一部份能量會傳給基態原子,其餘的能量則會轉化為系統的總動能。例如用0.2536微米的紫光照射含有水銀和鉈混合蒸氣的氣體管時,氣體管將發射鉈蒸氣特有的綠光,而這過程就是利用這種碰撞。原因是水銀原子再吸收了0.2536微米的紫光後會躍遷到激發態,當它們與處於基態的鉈原子碰撞後,就把激發能傳給鉈原子,而水銀原子則回到基態。獲得激發能的鉈原子回到基態就會發出綠光。在氦氖雷射中,就是使用這種方式使氖原子激發。

光激發:

這也就是所謂的輻射激發,是原子吸收光子能量後從低能階躍遷到高能階的過程,即光的吸收過程。當入射光子的能量等於原子躍遷能級間的差值時,這種光子被吸收的機率較大,所以這個過程為共振吸收。當原子處於高能階時吸收光子,則有機會由高能階躍遷到低能階並且放出相映能量差的光子,這就是原子輻射發光的機制。

四. 原子發光過程的種類:

1. 自發輻射:

原子處於不同的運動狀態時,具有不同的內部能量。這些能量在數值上是斷續的(量子化)。若我們把原子可能具有的能量,按其高低畫出,這就是所謂的能階圖。若原子處於內部能量最低的狀態時,我們稱此為此原子的基態,其他比基態能量高的狀態,我們稱之為激發態。在熱平衡的狀態下,絕大多數的原子都處於基態。而處於基態的原子吸收了外界的能量之後,將躍遷到較高的激發態。

當原子被激發到高能態E2時,它在高能態是不穩定的,總是趨向最低的能態E1。處於高能態的原子,即使在沒有任何外界的作用的情況下,它也有可能從高能態E2躍遷到低能態E1,並把相應的能量釋放出來。這種沒有外界作用的情況下,原子由高能態向低能態躍遷的方式有兩種:一種是要遷過程中,釋放的能量以熱量的形式放出,成為輻射躍遷。另一種過程中,釋放的能量是以光輻射的型式放出,這稱為自發輻射躍遷。輻射出的光子能量hν21 滿足波爾條件:

E2 - E1 = hν21

我們可以對自發輻射的過程進行討論:

假設參與自發輻射的原在 t 時刻處於高能態

子數 dN

21

E2 的原子數密度為 N2

從時刻 t 到 tdt 時刻(即dt時間間隔內)單位體積中有

dN21 個原子從高能態

E2 自發躍遷到低能態

E1上去,則顯然

dN21 應與 N2 成正比, 即 dN21N2dt寫成等式為

dN21A21N2dt ( 其中A21為自發輻射愛因斯坦係  A2121dt

dNN2

由此可看出,A21dt 等於從t 到t+dt時間內,在單位體積中從高能態E2 自發躍遷到低能態E1上去支原子數dN21和原來在時刻t處於高能態E2上的原子數N2之比,因此我們也稱A21為原子在單位時間參與自發輻射的自發輻射機率。

由原子光譜實驗結果指出,原子的自發輻射係數約為108/秒數量級。

我們知道A21與原子激發態E2的平均壽命τ之間的關係為

 

1

A21

此外,當知道了自發輻射機率A21時,還可計算自發輻射光強

度I

。在單位時間內,處於高能態的N2個原子中,應有A21N2個原子參與自發輻射,因此光強度為

I = N2A21hν

2. 受激吸收:

當原子系統受到外來的能量hν21的光子照射時

,如果hν21= E2 – E1,則處於低能態E1的原子受到激發,躍遷到高能態E2上去,同時,吸收一個能量為hν21的光子,這種過程稱為光的受激吸收(如圖二)。

數)

現在我們來考慮處於低能態的原子在外界作用下,參與受激吸收的機率。假設:

在時刻t時低能態E1上的原子數N1

處於高能態E2的原子數N2

若在t+dt時間內,外界吸收頻率ν21附近的輻射能密度ρ(ν,T) 使得有dN12個原子從E1躍遷到E2,則dN12應該和ρ(ν,t) ,N1及dt成正比,即:

dN12 = B12ρ(ν,T) N1dt

其中B12為一比例常數,叫做原子從低能態E1躍遷到高能態E2的 受激吸收愛因斯坦常數 我們可改寫成 B12 ρ(ν,T) dt = dN12/N1

由此可看出 B12 ρ(ν,T) dt為在 t 到 t+dt時間內,從低能態躍遷到高能態的原子數dN12和原來在t時刻處於低能態的原子數N1之比。也就是說,B12 ρ(ν,T)表示在單位時間內原子受激吸收光的機率。

W12 = B12 ρ(ν,T)

由受激吸收機率可以看出原子受激吸收的一些特點。原子受激吸收機率W12與外來光的頻率ν有關,當外來光的頻率等於兩個特定能態E1、E2的間格所對應的頻率ν12時,受激吸收機率最大。而原子受激吸收機率也與愛因斯坦係數B12有關。B12是由兩個特定能態E1、E2而定,因此,對於特定的能態而言,B12是固定的。此時原子受激吸收機率就由外來的光輻射能量密度ρ(ν)來決定,ρ(ν)越大,W12就越大。所以,與自發輻射機率不同,原子的受激吸收機率是隨ρ(ν)變化的。

3. 受激輻射:

光在受激的過程中,還有一個相反的過程,即當原子受到外來能量為hν21的光子照射時,若hν21= E2 – E1 ,則處在高能態E2的原子也會受到外來能量為hν21的光子誘發,而從高能態躍遷到低能態去,同時放出一能量為hν21大小的光子。這種過程就稱為受激輻射(圖三),而產生的光就是所謂的雷射。

假設光輻射能量密度ρ(ν,T)的外來光作用下,原子產生受激輻射,有dN21個原子在t到dt時間內,從E2躍遷到E1,則 dN21 = B21ρ(ν,T)N2dt

B21稱為受激輻射愛因斯坦係數,同理,上式也可表為 B21ρ(ν,T) dt= dN21/N2 W21 = B21ρ(ν,T)

4.

愛因斯坦對普朗克公式之研究:

在光與原子相互作用(受激吸收、受激輻射、自發輻射)的過程中,這三個過程總是同時出現。在熱平衡狀態下,輻射率和吸收率應該相等,即單位時間內物質輻射出的光子數,等於單位時間內被物質吸收的光子數。光的電磁場的總光子數保持不變,輻射的光譜能量密度保持不變。故

[A21+ B21ρ(ν,T)]N2 =

B12ρ(ν,T)N1

處於高能態E2和低能態E1的原子數N2和N1,再熱平衡時服從波茲

曼分布率

-

E2hT

N22kT

N

g2e1

E1

ggge

h

-

1

1e

hT

g1 和 g2 為能態 E1和 E2 之簡並度

由上面兩個式子可得黑

體輻射能量密度

(,T) 

A21B21gh

將此式與普朗克公式比

較可得

1B12gekT12B21

A21  8h3

Bg1B12及

21

c

3

g2B1

21

上面兩個

A21,B21 和 B12 的關係稱為愛因斯坦關

係式

B12  B21 可得

A21  8h3

B21

c

3

上式中可看出,在其他條件相同的時候,正吸收和負吸收(受激輻射)具有相同的機率,即一個光子作用在高能態E2上的原子引起受激發射的可能性,恰好等於它作用在低能態E1上的原子被吸收的可能性。而在熱平衡狀態時,處於低能態的原子數多餘高能態的原子。因此,在正常的情況下,吸收比發射更頻繁,其差額由自發躍遷補償。在上式中,自發輻射的出現隨ν3而增加,波長越短,自發輻射機率越大。

5.自發輻射與受激輻射之差異:

產生之光的性質:

(1)

自發輻射:

由於自發輻射的過程與外界無關,各個原子的發射都是自發地、獨立地進行。因此它們所發出的光子在發射方向、偏振態和初

相位都不同。另外,原子的激發態不止一個,因此自發輻射光的頻率也非單一值。故自發輻射所發出的光為非相干光,而普通光源的發光均屬於自發輻射。例如霓虹燈就是一例,當管內的低壓氖原子,由於加上高電壓而放電時,部分乃原子被激發到不同的激發態能階。當它們由激發態回到基態時,便發出多種頻率的紅色光。

(2) 受激輻射:

由於原子的受激輻射過程可視為原子的電子在外來光的電場作用下,強迫振盪的過程,因此原子的電子振盪時所發出的光之頻率、相位、偏振以及傳播的方向均與外來引起受激輻射的光有相同的頻率、相位、偏振以及傳播的方向。所以若有大量的原子再同一外來的光輻射場作用下產生受激輻射,則這樣產生的光子都具有相同的量子狀態,也就是都同處一種光模式。因此,通過受激輻射後,我們可以得到光子簡並度甚高的相干光。

五〃現在的應用

在雷射被發明之前,我們對光的利用幾乎都是在光的自發輻射,像是我們使用的電燈,火把,霓虹燈….等都是。而由於自發輻射光的相位,相干性都很差。因此在使用為楊氏雙狹縫干涉的光源時,需要再加一狹縫。而雷射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的發明後,使我們可以從雷射中得到很固定的光頻率、相位、偏振、頻寬。因此在使光學實驗上,已經大量採用這種能發出很純的單色光的儀器。除了在實驗上的方便外,在日常生活中的應用也是非常的多:CD、VCD、醫學手術、工業切割、雷射測準、光纖通訊…..等。而且隨著半導體雷射的發展,雷射已經可以朝微小化、大眾化發展。雷射的優點有那麼多,那麼雷射的原理是什麼呢?在此我們以來看雷射的基礎原理:受激輻射、粒子數反轉、多能級系統

1. 粒子數反轉:

在熱平衡狀態,粒子數密度按能量的分布,遵守波茲曼定律

n2E2E1

kT

ne

1

因為E2

也就是說,再低能階的粒子數一定會比高能階的粒子數還多,而產生受激輻射的情形為高能階的粒子受到光子的誘導而發射光子,所以我們必須把低能階的粒子送到高能階去。而這種把粒子從低能態向高能態送的過程稱為「激勵」。而激勵的方法有光激勵、氣體放電激勵、化學激勵、核能激勵等等。

2. 多能級系統:

因為不是任何介質都能實現粒子數反轉,除了要能破壞粒子數的熱平衡狀態之外,擁有合適的能級結構也是很重要的。而能即可區分成下列各種:

(1) 二能級系統:

11

如果我們一直提供能量使粒子由E1躍遷到 E2,而在此時,E2上的粒子也一直透過自發輻射與收激輻射向E1。由於是二能級系統,故B21 = B12 =B 且粒子的吸收速率等於受激發射速率

ω12= Bρ(ν) = ω21 =ω

故受激吸收的粒子可設為n1ω 自發輻射的粒子數n2A21 受激輻射的粒子數 n2ω 故粒子在E2的密度變化率為

dn2/dt = n1ω - n2ω - n2A21

在穩定情況下,n2應保持定值,故dn2/dt = 0

n2/ n1 = ω/ (ω+ A21)

由此可看出不論ω多大,n2/ n1始終小於1,故二能級系統不可能形成粒子數反轉。

(2) 三能級系統:

12

假設由E1躍遷到E2及E2到E3的吸收速率為ω12及ω23,且由E1抽運到到E3速率為ω ω>>ω12,ω23

由E3躍遷到E2 , E1的自發輻射係數為A32 , A31 且A32 >> A31 及 A32 >> A21 故在E3 , E2 的粒子數變化可視為 dn3/dt = ωn1 + ω23 n2 - A31 n3 - A32 n3 dn2/dt = ω12n1 + A32 n3 - A21 n2 -ω23 n2 在穩定態時 dn3/dt =0 dn2/dt =0

可得

n123n2

3n

A帶入上式

31A32

A32

12

可得 n2 n1A23A32

2123A31A32



12

1A31

若12,23 A32A31,A21

A23

2123

1A31

A32

n2 12

n1A21 

2323A2113

由上式可知,若ω>>ω12ω23 且大於由E3回到E2的速率A32 則 ω> A21 (因為A32 >>A21)

因此就可使n2>n1 使E2與E1產生粒子數反轉。而這也是世界第一部雷射---紅寶石雷射的能級。

(3) 四能級系統:

在三能級系統中,E1為基態能級,因此總是聚集著許多的粒子。所以為了要達到粒子數反轉,我們一定要由外界施加很多激勵。而這也影響了雷射的效能。所以我們找到了四能級系統。其中E3的壽命比其他的能級要長。則外界把E1上的粒子抽到E4,然後很快的躍遷到E3上,而E3就成為此雷射的上能階。如此一來就可避免粒子停留在雷射的下能級E2(因為E2壽命較短,容易躍遷到E1)。這樣就可在E3 與E2間形成粒子數反轉。使用四能級的雷射有:YAG雷射、

14

銣玻璃雷射、CO2雷射、氦氖雷射、亞離子雷射…等。

六〃結論:

在現在生活中,幾乎每個人家中都擁有雷射。不管是雷射筆、CD、VCD、DVD…等。現在的雷射科技在半導體雷射發明之後,使雷射已經漸漸不是以前那種既龐大而又昂貴的東西。隨著技術的進步,我們已經可以開始製造出我們所需的雷射物質。而且由於半導體雷射波長的不斷減小,也使得高密度的儲存光碟得以出現。我想,在以後的世界裡,雷射一定會成為我們生活所必須的物品之一,就讓我們拭目以待吧!

七〃參考書目:

1.陳席卿編著 ”雷射原理與光電檢測”

全華科技圖書股份有限公司,ch1

2.沈柯著 “雷射原理教程”

亞東書局,ch2

3.”牛頓雜誌---雷射光電”

牛頓出版社

3.王永久…等編著 “近代物理簡明教程”

亞東書局,ch6

15題目 :Spontaneous Emission and Stimulated Emission 教授 : 郭艷光 老師 學號 : 8522054 姓名 : 朱健智

一. 前言:

1916-1917年,愛因斯坦在光量子理論的基礎上,重新推導了黑體輻射的能量密度分布公式,同樣得出了普郎克公式。愛因斯坦再推導中,引入了兩個極為重要的概念,即受激輻射和自發輻射的概念。它所採用的光與物質相互作用的模型是:假定參予相互作用的原子只有兩個能態(如圖一)。原子從能態2項能態1躍遷,輻射出光子hν;由低能態1向高能態2躍遷,吸收光子hν。輻射光子的過程,分自發輻射和受激輻射。

二.黑體輻射的研究結果:

我們早就知道,任何物體和液體在任何溫度下都輻射出各種波長的電磁波,而且輻射的總能量隨溫度的升高而增加。因此,為了研究熱輻射的性質,科學家們設計了一種理想的輻射體----絕對黑體。這類物質發出的輻射能量譜只和溫度有關。在實驗式中,我們利用不透明的材料製成一空腔,腔壁開一小孔,因為光線進入小孔之後就在腔壁中進行多次反射。又因為小孔的面積很小,因此光幾乎不會從小孔中射出,此時,我們可視此小孔為一黑體(百分之百的吸收照射到其上之輻射)。由實驗的圖形可知,縱軸為能量密度,橫軸為波長。我們可以清楚看到能量的分布曲線是與絕對溫度T有關。而在同一條曲線中,不同的波長對應著不同的能量密度分布。這也表示了在同一溫度T時,黑體所輻射出的波長並非單一的,而我們也可以將此現象視為許多同時發生的自發輻射。

三. 原子發光的原理:

要使原子發光,通常都要透過激發的方式,使之處於高能階。而被激發的方法又可分為熱激發、碰撞激發、光激發…..等。在此我們就熱激發、碰撞激發、光激發三項加以解說:

熱激發:

這是高溫物體發光的主要原因,當固態和氣體加熱到很高的溫度時,就會開始發光。例如把食鹽放在火焰上,此時食鹽會分解,而產生的高溫鈉蒸氣就會發出黃光。這是由於物質的溫度提高的時候,處在高能階的粒子數就會增加,當它們向低能階躍遷時,射出的頻率在黃光區域的光子數目較多的緣故。

碰撞激發:

此為粒子間的一種非彈性碰撞。當兩粒子相互碰撞時,只產生動能的變化,而沒有內能變化時,稱為彈性碰撞。反之,內能也發生變化時,就稱為非彈性碰撞。而非彈性碰撞又可分成兩類;如果碰撞後總動能減

少而轉變成內能,稱為第一類非彈性碰撞。例如:汞燈、鈉燈這類氣體放電光源的激發便運用這類碰撞。具體的說,從陰極發出的電子在電場中加數而獲得動能,再和處於基態的粒子產生碰撞,把自己的能量傳給粒子,使之激發至高能階,之後再向低能階躍遷,因而發光。反之,如果碰撞後內能減少而轉成動能,則稱為第二類非彈性碰撞。假使我們使一個處於激發態的原子與另外一個處於基態的原子碰撞,這時激發態原子的一部份能量會傳給基態原子,其餘的能量則會轉化為系統的總動能。例如用0.2536微米的紫光照射含有水銀和鉈混合蒸氣的氣體管時,氣體管將發射鉈蒸氣特有的綠光,而這過程就是利用這種碰撞。原因是水銀原子再吸收了0.2536微米的紫光後會躍遷到激發態,當它們與處於基態的鉈原子碰撞後,就把激發能傳給鉈原子,而水銀原子則回到基態。獲得激發能的鉈原子回到基態就會發出綠光。在氦氖雷射中,就是使用這種方式使氖原子激發。

光激發:

這也就是所謂的輻射激發,是原子吸收光子能量後從低能階躍遷到高能階的過程,即光的吸收過程。當入射光子的能量等於原子躍遷能級間的差值時,這種光子被吸收的機率較大,所以這個過程為共振吸收。當原子處於高能階時吸收光子,則有機會由高能階躍遷到低能階並且放出相映能量差的光子,這就是原子輻射發光的機制。

四. 原子發光過程的種類:

1. 自發輻射:

原子處於不同的運動狀態時,具有不同的內部能量。這些能量在數值上是斷續的(量子化)。若我們把原子可能具有的能量,按其高低畫出,這就是所謂的能階圖。若原子處於內部能量最低的狀態時,我們稱此為此原子的基態,其他比基態能量高的狀態,我們稱之為激發態。在熱平衡的狀態下,絕大多數的原子都處於基態。而處於基態的原子吸收了外界的能量之後,將躍遷到較高的激發態。

當原子被激發到高能態E2時,它在高能態是不穩定的,總是趨向最低的能態E1。處於高能態的原子,即使在沒有任何外界的作用的情況下,它也有可能從高能態E2躍遷到低能態E1,並把相應的能量釋放出來。這種沒有外界作用的情況下,原子由高能態向低能態躍遷的方式有兩種:一種是要遷過程中,釋放的能量以熱量的形式放出,成為輻射躍遷。另一種過程中,釋放的能量是以光輻射的型式放出,這稱為自發輻射躍遷。輻射出的光子能量hν21 滿足波爾條件:

E2 - E1 = hν21

我們可以對自發輻射的過程進行討論:

假設參與自發輻射的原在 t 時刻處於高能態

子數 dN

21

E2 的原子數密度為 N2

從時刻 t 到 tdt 時刻(即dt時間間隔內)單位體積中有

dN21 個原子從高能態

E2 自發躍遷到低能態

E1上去,則顯然

dN21 應與 N2 成正比, 即 dN21N2dt寫成等式為

dN21A21N2dt ( 其中A21為自發輻射愛因斯坦係  A2121dt

dNN2

由此可看出,A21dt 等於從t 到t+dt時間內,在單位體積中從高能態E2 自發躍遷到低能態E1上去支原子數dN21和原來在時刻t處於高能態E2上的原子數N2之比,因此我們也稱A21為原子在單位時間參與自發輻射的自發輻射機率。

由原子光譜實驗結果指出,原子的自發輻射係數約為108/秒數量級。

我們知道A21與原子激發態E2的平均壽命τ之間的關係為

 

1

A21

此外,當知道了自發輻射機率A21時,還可計算自發輻射光強

度I

。在單位時間內,處於高能態的N2個原子中,應有A21N2個原子參與自發輻射,因此光強度為

I = N2A21hν

2. 受激吸收:

當原子系統受到外來的能量hν21的光子照射時

,如果hν21= E2 – E1,則處於低能態E1的原子受到激發,躍遷到高能態E2上去,同時,吸收一個能量為hν21的光子,這種過程稱為光的受激吸收(如圖二)。

數)

現在我們來考慮處於低能態的原子在外界作用下,參與受激吸收的機率。假設:

在時刻t時低能態E1上的原子數N1

處於高能態E2的原子數N2

若在t+dt時間內,外界吸收頻率ν21附近的輻射能密度ρ(ν,T) 使得有dN12個原子從E1躍遷到E2,則dN12應該和ρ(ν,t) ,N1及dt成正比,即:

dN12 = B12ρ(ν,T) N1dt

其中B12為一比例常數,叫做原子從低能態E1躍遷到高能態E2的 受激吸收愛因斯坦常數 我們可改寫成 B12 ρ(ν,T) dt = dN12/N1

由此可看出 B12 ρ(ν,T) dt為在 t 到 t+dt時間內,從低能態躍遷到高能態的原子數dN12和原來在t時刻處於低能態的原子數N1之比。也就是說,B12 ρ(ν,T)表示在單位時間內原子受激吸收光的機率。

W12 = B12 ρ(ν,T)

由受激吸收機率可以看出原子受激吸收的一些特點。原子受激吸收機率W12與外來光的頻率ν有關,當外來光的頻率等於兩個特定能態E1、E2的間格所對應的頻率ν12時,受激吸收機率最大。而原子受激吸收機率也與愛因斯坦係數B12有關。B12是由兩個特定能態E1、E2而定,因此,對於特定的能態而言,B12是固定的。此時原子受激吸收機率就由外來的光輻射能量密度ρ(ν)來決定,ρ(ν)越大,W12就越大。所以,與自發輻射機率不同,原子的受激吸收機率是隨ρ(ν)變化的。

3. 受激輻射:

光在受激的過程中,還有一個相反的過程,即當原子受到外來能量為hν21的光子照射時,若hν21= E2 – E1 ,則處在高能態E2的原子也會受到外來能量為hν21的光子誘發,而從高能態躍遷到低能態去,同時放出一能量為hν21大小的光子。這種過程就稱為受激輻射(圖三),而產生的光就是所謂的雷射。

假設光輻射能量密度ρ(ν,T)的外來光作用下,原子產生受激輻射,有dN21個原子在t到dt時間內,從E2躍遷到E1,則 dN21 = B21ρ(ν,T)N2dt

B21稱為受激輻射愛因斯坦係數,同理,上式也可表為 B21ρ(ν,T) dt= dN21/N2 W21 = B21ρ(ν,T)

4.

愛因斯坦對普朗克公式之研究:

在光與原子相互作用(受激吸收、受激輻射、自發輻射)的過程中,這三個過程總是同時出現。在熱平衡狀態下,輻射率和吸收率應該相等,即單位時間內物質輻射出的光子數,等於單位時間內被物質吸收的光子數。光的電磁場的總光子數保持不變,輻射的光譜能量密度保持不變。故

[A21+ B21ρ(ν,T)]N2 =

B12ρ(ν,T)N1

處於高能態E2和低能態E1的原子數N2和N1,再熱平衡時服從波茲

曼分布率

-

E2hT

N22kT

N

g2e1

E1

ggge

h

-

1

1e

hT

g1 和 g2 為能態 E1和 E2 之簡並度

由上面兩個式子可得黑

體輻射能量密度

(,T) 

A21B21gh

將此式與普朗克公式比

較可得

1B12gekT12B21

A21  8h3

Bg1B12及

21

c

3

g2B1

21

上面兩個

A21,B21 和 B12 的關係稱為愛因斯坦關

係式

B12  B21 可得

A21  8h3

B21

c

3

上式中可看出,在其他條件相同的時候,正吸收和負吸收(受激輻射)具有相同的機率,即一個光子作用在高能態E2上的原子引起受激發射的可能性,恰好等於它作用在低能態E1上的原子被吸收的可能性。而在熱平衡狀態時,處於低能態的原子數多餘高能態的原子。因此,在正常的情況下,吸收比發射更頻繁,其差額由自發躍遷補償。在上式中,自發輻射的出現隨ν3而增加,波長越短,自發輻射機率越大。

5.自發輻射與受激輻射之差異:

產生之光的性質:

(1)

自發輻射:

由於自發輻射的過程與外界無關,各個原子的發射都是自發地、獨立地進行。因此它們所發出的光子在發射方向、偏振態和初

相位都不同。另外,原子的激發態不止一個,因此自發輻射光的頻率也非單一值。故自發輻射所發出的光為非相干光,而普通光源的發光均屬於自發輻射。例如霓虹燈就是一例,當管內的低壓氖原子,由於加上高電壓而放電時,部分乃原子被激發到不同的激發態能階。當它們由激發態回到基態時,便發出多種頻率的紅色光。

(2) 受激輻射:

由於原子的受激輻射過程可視為原子的電子在外來光的電場作用下,強迫振盪的過程,因此原子的電子振盪時所發出的光之頻率、相位、偏振以及傳播的方向均與外來引起受激輻射的光有相同的頻率、相位、偏振以及傳播的方向。所以若有大量的原子再同一外來的光輻射場作用下產生受激輻射,則這樣產生的光子都具有相同的量子狀態,也就是都同處一種光模式。因此,通過受激輻射後,我們可以得到光子簡並度甚高的相干光。

五〃現在的應用

在雷射被發明之前,我們對光的利用幾乎都是在光的自發輻射,像是我們使用的電燈,火把,霓虹燈….等都是。而由於自發輻射光的相位,相干性都很差。因此在使用為楊氏雙狹縫干涉的光源時,需要再加一狹縫。而雷射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的發明後,使我們可以從雷射中得到很固定的光頻率、相位、偏振、頻寬。因此在使光學實驗上,已經大量採用這種能發出很純的單色光的儀器。除了在實驗上的方便外,在日常生活中的應用也是非常的多:CD、VCD、醫學手術、工業切割、雷射測準、光纖通訊…..等。而且隨著半導體雷射的發展,雷射已經可以朝微小化、大眾化發展。雷射的優點有那麼多,那麼雷射的原理是什麼呢?在此我們以來看雷射的基礎原理:受激輻射、粒子數反轉、多能級系統

1. 粒子數反轉:

在熱平衡狀態,粒子數密度按能量的分布,遵守波茲曼定律

n2E2E1

kT

ne

1

因為E2

也就是說,再低能階的粒子數一定會比高能階的粒子數還多,而產生受激輻射的情形為高能階的粒子受到光子的誘導而發射光子,所以我們必須把低能階的粒子送到高能階去。而這種把粒子從低能態向高能態送的過程稱為「激勵」。而激勵的方法有光激勵、氣體放電激勵、化學激勵、核能激勵等等。

2. 多能級系統:

因為不是任何介質都能實現粒子數反轉,除了要能破壞粒子數的熱平衡狀態之外,擁有合適的能級結構也是很重要的。而能即可區分成下列各種:

(1) 二能級系統:

11

如果我們一直提供能量使粒子由E1躍遷到 E2,而在此時,E2上的粒子也一直透過自發輻射與收激輻射向E1。由於是二能級系統,故B21 = B12 =B 且粒子的吸收速率等於受激發射速率

ω12= Bρ(ν) = ω21 =ω

故受激吸收的粒子可設為n1ω 自發輻射的粒子數n2A21 受激輻射的粒子數 n2ω 故粒子在E2的密度變化率為

dn2/dt = n1ω - n2ω - n2A21

在穩定情況下,n2應保持定值,故dn2/dt = 0

n2/ n1 = ω/ (ω+ A21)

由此可看出不論ω多大,n2/ n1始終小於1,故二能級系統不可能形成粒子數反轉。

(2) 三能級系統:

12

假設由E1躍遷到E2及E2到E3的吸收速率為ω12及ω23,且由E1抽運到到E3速率為ω ω>>ω12,ω23

由E3躍遷到E2 , E1的自發輻射係數為A32 , A31 且A32 >> A31 及 A32 >> A21 故在E3 , E2 的粒子數變化可視為 dn3/dt = ωn1 + ω23 n2 - A31 n3 - A32 n3 dn2/dt = ω12n1 + A32 n3 - A21 n2 -ω23 n2 在穩定態時 dn3/dt =0 dn2/dt =0

可得

n123n2

3n

A帶入上式

31A32

A32

12

可得 n2 n1A23A32

2123A31A32



12

1A31

若12,23 A32A31,A21

A23

2123

1A31

A32

n2 12

n1A21 

2323A2113

由上式可知,若ω>>ω12ω23 且大於由E3回到E2的速率A32 則 ω> A21 (因為A32 >>A21)

因此就可使n2>n1 使E2與E1產生粒子數反轉。而這也是世界第一部雷射---紅寶石雷射的能級。

(3) 四能級系統:

在三能級系統中,E1為基態能級,因此總是聚集著許多的粒子。所以為了要達到粒子數反轉,我們一定要由外界施加很多激勵。而這也影響了雷射的效能。所以我們找到了四能級系統。其中E3的壽命比其他的能級要長。則外界把E1上的粒子抽到E4,然後很快的躍遷到E3上,而E3就成為此雷射的上能階。如此一來就可避免粒子停留在雷射的下能級E2(因為E2壽命較短,容易躍遷到E1)。這樣就可在E3 與E2間形成粒子數反轉。使用四能級的雷射有:YAG雷射、

14

銣玻璃雷射、CO2雷射、氦氖雷射、亞離子雷射…等。

六〃結論:

在現在生活中,幾乎每個人家中都擁有雷射。不管是雷射筆、CD、VCD、DVD…等。現在的雷射科技在半導體雷射發明之後,使雷射已經漸漸不是以前那種既龐大而又昂貴的東西。隨著技術的進步,我們已經可以開始製造出我們所需的雷射物質。而且由於半導體雷射波長的不斷減小,也使得高密度的儲存光碟得以出現。我想,在以後的世界裡,雷射一定會成為我們生活所必須的物品之一,就讓我們拭目以待吧!

七〃參考書目:

1.陳席卿編著 ”雷射原理與光電檢測”

全華科技圖書股份有限公司,ch1

2.沈柯著 “雷射原理教程”

亞東書局,ch2

3.”牛頓雜誌---雷射光電”

牛頓出版社

3.王永久…等編著 “近代物理簡明教程”

亞東書局,ch6

15

范文七:光电效应_爱因斯坦方程

光电效应 爱因斯坦方程

1

阅读详情:http://www.wenku1.com/news/9D40F80AF161A4D3.html
光电效应

在一定频率光的照射下,金属或其化合物表 面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电 子叫光电子。

2

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一 、历史背景

德 国 物 理 学 家 赫 兹 ( Heinrich Rudolf Hertz , 1857-1894)1887年在实验中 首次发现了光电效应。

赫兹

德 国 物 理 学 家 普 朗 克 ( Max Karl Ernst Ludwig Planck , 1858-1947 ) 在 1900年创立了量子假说,即物质辐射(或 吸收 )的 能量只 能 是某一 最 小能量 单 位 (能量量子)的整数倍。他引进了一个物 理普适常数,即普朗克常数,是微观现象 量子特性的表征。 3

普朗克

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德 国 科 学 家 爱 因 斯 坦 ( Albert Einstein,1879-1955)在普朗克的量 子假设基础上,给出了光电效应方程, 成功解释了光电效应的全部实验规律。 (获1921年诺贝尔物理学奖)

爱因斯坦

1916年美国物理学家罗伯特·密立 根 (Robert Andrews Millikan,1868 ~ 1953)历经十年,发表了光电效应实验 结果,验证了爱因斯坦的光量子说。 (获1923年诺贝尔物理学奖)

密立根

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二 光电效应

光照射在金属 K上,有电子 逸出,在电场作用下飞向阳 极A,成为光电流iP。 实验规律: A

饱 和 电 流 入射光强度

V

iH

ip

I S3 I S2 I S1

U

Ua 遏止电压

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1、 第一定律:单位时间从金属 表面逸出的光电子数目与入射光 强 IS 成正比。 饱和:从K射出的电子全部飞向 阳极A,形成饱和电流。 设单位时间从K飞出n个电子, 则:

iH

ip

I S3 I S2 I S1

U

I S ∝ iH = n e

U ↑→ i p ↑ → i H (饱和)

经典物理的解释:电子从金 属中逸出要克服阻力作功。 光强越大,光振辐 E 0 越大, 受强迫的电子振动动能越大, 能克服阻力逸出金属表面的 电子越多。故与光强成正比。

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2、第二定律:光电子数的最大初 动能随入射光的频率增大而线性 增大,而与入射光强度无关。

iH

ip

实验表明:当 U=0 ,乃至 U

I S3 I S2 I S1

U

ip = 0

说明初动能最大的电子也不能到达阳极。 电子的初动能:

1 2 mv ≤ eU a 2

1 2 mv ma x = eU a 2

Ua 称为遏止电压

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实验还表明:光电子的最大初动能(遏止电压)随与入射光频率 增大而线性增大,与入射光的强度无关。

U a = kν − U 0

式中: U0 -- 决定于金属性质 k -- 与金属性质无关 的普适恒量

1 mv 2 ≤ eU a 2

1 2 mv ma x = eU a 2

ip

1 2 mv ≤ ekν − eU 0 2 1 2 mv max = ekν − eU 0 2

ν3 ν2 ν1

U

Ua

Ua3Ua2 Ua1

ν0

ν

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3、第三定律:当光照射到某一给定的金属时,无论光的强度 如何,小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。

1 2 mv max = ekν − eU

0 2

1 2  mv max ≥ 0 2

入射光频率要大于U0 / k 才能产生光电效应。

∴ ekν ≥ eU 0

注意:

U0 ν≥ k

U0 红限频率 ν 0 = k A0 = eU 0 逸出功

逸出功:电子逸出物体表面 所需要的最小能量A=eU0。

(1)每种金属都有各自对应的红限频率。 金属 铯 截止频率 4.545 14 ν 0 / 10 Hz 钠 5.50 锌 8.065 铱 11.53 铂 19.29

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(2)红限频率对应于光电子初动能为零时的入射光频率。 小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。 (3)经典物理解释不了此规律。 按经典物理电磁理论,光强愈大,电磁波振辐愈 大,电子受强迫力愈大,故光电子初动能应与入射 光强度相关,更不应存在红限频率。 4、光电效应的瞬时性。 实验表明:当光照射后,只要光子能量大于逸出功, 几乎不要时间(10-9s)便有光电子从阴极逸出。 这一点也是经典物理不能解释的。按经典物理,电子从光 波场中吸取能量要有一定的时间积累,光强愈小,积累的 时间越长。

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三、 光子假说 与爱因斯坦方程 1、光子假说

光是一束以c运动着一粒一粒的粒子流,每一个光子 所带能量ε=hν,不同的频率ν的光子具有不同的能量。 这些粒子就是光量子,现称光子。

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2、 光子理论对光电效应的解释

光不仅在发射和吸收时表现出量子性,而且在空间传播 时也表现出量子性 -- 提出了辐射的电磁场也具有量子性。 (1) 解释光电子数与光强成正比 依假设:一能流密度为S的光量子(光子)组成的单色光, 单位时间通过垂直于光传播方向的单位面积的光子数为N, 则:

S = Nhν

显然,光强越大(S大),单位时间入射到金属表面的光子数N 越大,获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。 12

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(2) 解释光电子的初动能与入射频率有关, 而与入射光光强无关。 束缚 当光照射到金属内部的电子它一 电子 次吸收了一个能量为 hv 的光子, 在上升到表面时将失去一部分能 量A,依能量守恒定律:

hν 金属

1 2 hν = mv + A 2

若电子刚好在金属表面,则A有极小值A0, 电子可获得最大动能

A

 v

1 2 hν = mv max + A0 2

A0称为“逸出功”或“功函数”

爱因斯坦 光电效应方程

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爱因斯坦光 电效应方程

1 2 hν = mv max + A0 2

A0为“逸出功” 或“功函数”

1 2 mv max = hν − A0 2

初动能与频率有关。

A0  hν − A0 ≥ 0 ∴ν ≥ h A0 红限频率: ν 0 = h 1 2 mv max = ekν − eU 0 2 A0 = eU 0 对照后可得: h = ek

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(3) 解释光电效应的瞬时性。 电子只吸收一个光子,无需 能量的积累过程。 爱因斯坦理论圆满 地解释了 光电效应。1921年因此获诺贝 尔奖。 1916年,密立根( Milikan ) 对光电效应进行了精密测量 也由此获 1923 年的诺贝尔奖 (另一原因是他

用油滴法精 确地测定了电子电量)。 束缚 电子 金属

A

 v

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四、 光的波粒二象性

(1) 波动性:光的干涉和衍射等 (2) 粒子性:光电效应、康普顿散射等 光子在相对论中能量和动量关系

E 2 = p 2 c 2 + E 02

E0 = 0 ,

描述光的 粒子性

E = pc

E = hν

p= h

E hν h p= = = c c λ

描述光的 波动性

λ

光子不仅具有波动性,同时也具有粒子性,即波粒二象性。16

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五、 光电效应的应用

太阳电池、光电探测、光控继电 器、自动控制、自动计数、自动 报警等。

光控继电器示意图 光 放大器 接控件机构 光电倍增管

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社会应用--图像传感器

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能源- 太阳电池

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例1 波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上。钠的逸出功为 2.28eV。求:(1)这种光的光子能量和动量;(2)光电子逸出钠 表面时的动能;(3)若光子的能量为2.40eV,其波长为多少? 解: (1)

hc = 4.42 × 10 −19 J = 2.76eV E = hν = λ h E −27 −1 p = = = 1.47 × 10 kg ⋅ m ⋅ s = 2.76eV / c λ c

(2)

Ek= E − A = ( 2.76 − 2.28)eV = 0.48eV

(3)

hc λ= = 5.18 × 10 −7 m = 518nm E

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例2 用波长4000A的光照射铯感光层,求铯所放出的光电子速度 及遏止电压。(红限波长为6600A) me = 9.1093897 × 10-31 kg 解: 1 mv 2 = hν − A

2 A = hν 0

1 hc hc 2 e U a = mv max = − 2 λ λ0

1 1 ) =( − −10 −10 4000 × 10 6600 × 10 × 6.63 × 10 − 34 × 3 × 108

v=

=

2( hν − A) m

2 hc hc ( − ) m λ λ0

= 1.96 × 10 −20 J

= 1.22eV

1eV = 1.6 × 10 −19 J

= 2.08 × 10 5 m / s

U a = 1.22V

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例3 根据图示确定以下各量 (1)钠的红限频率; (2)普朗克常数; (3)钠的逸出功。 解:由爱因斯坦方程

Ua (V )

2.20

0.65

1 2 hν = mv m + A 2

O

1 2 其中 mv m = eU a 2

遏止电压与入射光频关系:

4.39 6.0 10

钠的截止电压与 入射光频关系

ν (1014 Hz )

eU a = hν − A

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eU a = hν − A

从图中得出,红限频率:

Ua (V )

2.20

ν 0 = 4.39 × 10 Hz

14

dU a e =h dν

从图中得出

0.65

O

4.39 6.0 10

钠的截止电压与 入射光频关系

ν (1014 Hz )

dU a U ab = dν ν bc

2.2 − 0.65 = = 3.87 × 10 −15V ⋅ s 4.0

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(1) 红限频率:

ν 0 = 4.39 × 10 Hz

14

Ua (V )

2.20

(2) 普朗克常数

dU a U ab = = 3.87 × 10 −15V ⋅ s dν ν bc

0.65

dU a h=e ≈ 6.2 × 10 − 34 J ⋅ s dν

(3) 钠的逸出功

O

4.39 6.0 10

钠的截止电压与 入射光频关系

ν (1014 Hz )

A = hν 0 = 2.72 × 10 J

−19

= 1.7eV

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范文八:爱因斯坦的故事

在普林斯顿,大家都知道爱因斯坦是高等研究所最有名的教授。我去的时候,他刚刚退休。七十多岁了,他每天仍然从他住的地方步行到研究所去。在我的记忆中,爱因斯坦大概是不开汽车的,我没有看到过他开汽车。人们见到他每天从他的家走到办公室,距离大概有两公里的样子。我跟他的接触很少。那个时候,研究所里有二十多个博士后,我们都是二十几岁的年轻人,整天讨论。我们都非常尊敬爱因斯坦,因为无疑爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家。可是,因为他已经退休了,我们觉得不应该去打扰他,所以我们跟他的接触并不多。1950年前后,他把他的一本叫做“相对论”的小书,加了一个新的附录。在这个附录里,他发展了一个新的统一场论,想把电磁学和广义相对论统一起来,他做了一系列关于这个理论的演讲。爱因斯坦在年轻时,1905年一年之内写了三篇影响极深远的文章。后来,他又发现了广义相对论。这是一个史无前例的理论,是一个集无数非常复杂的经验,用非常美妙的数学,表现了一个由纯粹思想考虑得出来的结果。我想了想,评论爱因斯坦的工作,也许最好的两个字是“深广”。他做的东西又深又广。我介绍大家去看派斯在4年以前所写的爱因斯坦的一个科学传记。以前虽然有过很多爱因斯坦的传记,但都不是真正深入做理论物理的学者所写的。这却是第一次,所以立刻就成了一本非常重要的书。书名取了爱因斯坦的一句名言,意思是说上帝不那么简单,可也不是狠毒的。上帝创造了自然,自然的规律是很妙的,但并不是故意引你入歧途,使你不懂。只要你弄对了,你就可以懂。派斯就拿它做了书的名字。派斯是1918年生的,在普林斯顿高等研究所我们同事了十六七年,后来他到洛克菲勒大学做理论物理方面的主任。最近几年,他致力于写科学史。上述的这本书使他一举成名。最近他又写了一本关于20世纪物理学历史的书,这是一本非常有意思的书。中科院自然科学史研究所邀请他,我的印象是明年他要来访问。

范文九:关于爱因斯坦

1 第一个科学高峰

爱因斯坦是相对论之父,也是量子理论的开创者之一。他颠覆了经典物理学的时间、空间、物质及能量概念。他的工作涵盖了自然界的基本问题。他的科学生涯就是对物理世界普遍而永恒规律的不懈追求。爱因斯坦的科学天才表现在他对自然界的敏锐直觉和深刻洞察之上。他认识到他的理论建立在前代和当代物理学家的工作之上,他宣称,正如他的理论超越了牛顿的理论一样,迟早会有人超越他的理论。

伯尔尼时期是爱因斯坦的科学创造力最为旺盛的时期之一,奇迹年的发现及其随后的一系列工作,可以称之为他的“第一个科学高峰”。

2 第二个科学高峰

爱因斯坦到柏林的最初五年,处于他的学术创造的第二个高峰期。1916年,他写了10篇论文,它们包括广义相对论的第一次总结,自发和感生辐射理论,第一篇关于引力波的论文,关于能量-动量守恒定律和施瓦兹席尔德解的系列论文,以及测量爱因斯坦-德哈斯效应的新建议,他还写了关于相对论的第一本半普及性读物,因劳累过度,又缺乏适当照顾,他终于在1917年的某一天病倒了,这场病持续了好几年。

3 爱因斯坦的个人生活

我实在是一个“孤独的旅行者”

我从来就没有全身心的属于我的祖国、我的家庭、我的朋友,甚至是我最亲近的亲人。

面对所有这一切,我从未忘记这种疏远感,和由于孤独对亲情的需要,并且这种感觉随着年龄的增长日益强烈。

4 爱因斯坦的科学成就

一只盲目的甲虫在地球表面爬行时,它并不知道它所走的路线是弯曲的,而我有幸意识到了这一点。

5 爱因斯坦的政治活动

对他们的所作所为,使我觉得保持沉默即是协同犯罪。

因此我总是对公众事务发表自己的看法。

6 爱因斯坦的犹太情绪

发自内心地为知识而追求知识,对公正近乎狂热的热爱,还有对个人内心独立的希冀——这些都是犹太民族传统的品质,我对我所属于的这个民族感恩不尽。

7 爱因斯坦与美国

生活在这样一个奇妙而充满阳光的国家,周围是令人愉快、友好的人民,并能始终与那些德高望重的学者近距离接触,我周身充满了幸福感、满足感。

8 闲暇时的爱因斯坦

我喜欢航海,因为它是所有运动中最不消耗体力的一种。

9 与孩子们的通信

亲爱的爱因斯坦先生,我在报纸上看到您的照片,我觉得您应该理发了,那样会好看些。

10 奇特的档案

亲爱的教授:是不是可以这样说,人们是在头朝地而不是脚朝地的时候才坠入情网,做出种种蠢事。

回信:坠入热恋之中根本不是人类所做的最愚蠢的事,并且,引力理论不应对此负责。

11 爱因斯坦的神话

命运对于我蔑视权威的惩罚,就是将我也变成了一个权威。

范文十:小爱因斯坦

DVD1. 小爱因斯坦:派对任务 (Mission Celebration)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤

字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

这次四位小英雄在打扫库房时,发现了一个神奇的生日制造机,它可以把今天变成每个人的生日哦!这次的任务是要寻找遗失的三个零件把机器修理好。快跟着小英雄们一起到世界各地出任务!准备好了没?我们出发啰!

主要内容:

01 生日制造机The Birthday Machine

【音乐:勃兰登堡协奏曲5号:1-行板(巴赫)】

02 小火车西进Go West, Young Train【音乐:阿莱城姑娘(第二组曲)(比才)】 03 生日气球The Birthday Balloons【音乐:小夜曲(莫扎特)】

特别收录:游戏时间

DVD2. 小爱因斯坦:快乐去冒险(Team Up for Adventure)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤

字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

这次四位小英雄要出的任务,是要帮太空船寻找一个适合的家,现在就一起来加入冒险!!

主要内容:

01 我们如何成为小爱因斯坦:真实的故事

【音乐:第9号交响曲“自新大陆”(德沃夏克)】

02 我喜欢指挥I Love To Conduct【音乐:培尔金特组曲1-晨曲(格里格)】 03 火箭远足Rocket Safari【音乐:野蜂飞舞(科萨科夫)】

特别收录:游戏时间:

DVD3. 小爱因斯坦:金字塔神奇之旅(The LEGEND of the GOLDEN PYRAMID) 配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

主要内容:

01 埃及金字塔的传奇The Legend of the Golden Pyramid

【音乐:匈牙利舞曲5号G小调(勃拉姆斯)】

02 龙形风筝Dragon Kite【音乐:在山魔王的宫殿里(格里格)】

03 安妮和玩具小飞机Annie and the Little Toy Plane

【音乐:第40号交响曲(莫扎特)】

特别收录:

01 屹耳掉了尾巴

02 黑暗里的亮光

DVD4. 小爱因斯坦:天空竞速(Race For Space)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

主要内容:

01 小红门后面的宝藏The Treasure Behind the Little Red Door

【音乐:傀儡之葬礼进行曲(查尔斯.古尔德)】

02 超级快Super Fast【音乐:威廉退尔序曲(罗西尼)】

03 精彩的飞行比赛Great Sky Race Rematch【音乐:威廉退尔序曲-第四乐章(罗西尼)】

特别收录:

米奇妙妙屋

“火星上的高飞狗”

DVD5. 小爱因斯坦:火鸟号大冒险(Rockets Firebird Rescue)

配音:英 字幕:英/法/西/中

故事背景资料:

这张DVD以加长的

部芭蕾舞剧音乐《火鸟》。

在芭蕾世界,有不朽的白鸟和红鸟的说法,

芭蕾舞剧的情节是:伊凡王子在森林中发现了在金色苹果树上的火鸟。王子被它的美丽所迷住,想法抓住了火鸟。被擒的火鸟请求王子放了它,王子同意了。火鸟为感激王子送了一根羽毛给王子,告诉王子当他有困难时,拿出这根羽毛召唤它,它就会出现。

王子继续在森林中前行,误入了魔王的花园。他发现花园中十一个侍婢陪伴著一个公主出来采摘金苹果,王子与姑娘们一起跳舞,王子与公主一见钟情。夜幕降临,姑娘们必须回到魔王的宫殿,王子为了心爱的姑娘也来到了魔王的宫殿。王子被魔王的守卫抓住,危急关头他拿出了火鸟的羽毛唤来了火鸟。火鸟施法术让宫殿中的人不停地跳舞,直至筋疲力尽。王子敲碎了魔王的魔蛋,解除了魔王所有的魔法,姑娘们获得了自由。太阳出来,新的一天开始了,王子和他美丽的姑娘在祝福中举行了婚礼。

《小爱因斯坦-拯救火鸟行动》因是面对学龄前儿童,改编了《火鸟》情节,配以斯特拉文斯基的《火鸟》组曲旋律,无论故事还是乐曲都是

01 万能阿曼:瓷器店/欢迎来到页岩山

主要内容:

01 拯救火鸟行动Rocket's Firebird Rescue【音乐:火鸟(斯特拉文斯基)】 02 太空船汤Rocket Soup【音乐:幽默曲7号G大调(德沃夏克)】

DVD6. 小爱因斯坦:大历险(Our Huge Adventure)

配音:英 字幕:英/法/西/中

主要内容:

01 一套新装A Brand New Outfit

【音乐:第九号交响曲D小调-欢乐颂(贝多芬)】

02 遗失的邀请函The Missing Invitation【音乐:欢乐颂(贝多芬)】

DVD7. 小爱因斯坦:音乐仙子童话之旅(Flight of the Instrument Fairies) 配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

主要内容:

01 乐器仙子的飞行Flight of the Instrument Fairies

【音乐:E小调小提琴协奏曲(门德尔松)】

02 木偶公主The Puppet Princess【音乐:傀儡之葬礼进行曲(古尔德)】 03 玻璃鞋舞会Glass Slipper Ball【音乐:蓝色多瑙河(约翰.斯特劳斯)】 04 太空船小红帽Little Red Rockethood【音乐:阿依达(威尔第)】 特别收录:万能阿曼:暂停/泛滥灯光

DVD8. 小爱因斯坦:欧洲音乐之旅(Go To Europe)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

快来跟小爱因斯坦团队一起畅游欧洲!第一站来到意大利的克里蒙那(注:为16世纪大提琴的诞生地)(配舒伯特的第8号《未完成》交响曲),见证可爱的大提琴宝宝出生,然后再告诉你大提琴和长颈鹿、木桥和意大利面条有什么关系。第二站去到法国的罗浮宫(配舒伯特的《鳟鱼五重奏》),探险队和怪袜子一起唱出有趣的歌曲,令画中的蒙娜丽莎微笑。最后大家来到巴塞罗那(配史特劳斯的华尔兹《蓝色多瑙河》),利用神奇的音乐魔法收拾狡猾的飞龙。 主要内容:

01 你好,大提琴Hello, Cello【音乐:第8号交响曲-未完成(舒伯特)】 02 怪袜子拯救马戏团Silly Sock Saves The Circus

【音乐:鳟鱼五重奏(舒伯特)】

03 加油,伙伴们Go Team【音乐:蓝色多瑙河(斯特劳斯)】

DVD9. 小爱因斯坦:非洲动物齐齐玩(Go To Africa)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英

语) 小爱因斯坦拯救队带你走入非洲,一起横越沙漠,穿梭尼罗河,感受刺激难忘的旅程!

拯救队到达非洲的科特迪瓦,帮助会唱歌的猩猩宝宝找寻爸爸妈妈;然后去到埃及,在限时之内帮助狮身人面像找回魔法拼图;最后拯救队带大家到达坦桑尼亚国家公园,探访动物宝宝,然后看看火箭怎样化身长颈鹿、黑猩猩和大象?大家玩得兴高采烈之时,坏蛋大型喷射机竟然偷走动物的茶点,现在你和小爱因斯坦拯救队必须想辨法阻止他!

主要内容

01 万里寻亲记He Speaks Music【音乐:沃尔塔瓦河(斯美塔纳)】 02 斯芬克斯的拼图The puzzle of sphinx【音乐:阿依达(威尔第)】

03 动物点心时间Animal Snack Time【音乐:胡桃夹子组曲(柴可夫斯基)】 特别收录

01 万能阿曼:诚心的捐赠(12:08)

DVD10. 小爱因斯坦:圣诞愿望(The Christmas Wish)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

特别收录:

01 嘟嘟来过夜

02 维尼的冬眠

主要内容:

01 献宝记Show and Tell【音乐:卡门组曲(比才)】

02 圣诞愿望Christmas Wish【音乐:致爱丽丝(贝多芬)】

03 发条玩具王子The Wind-up Toy Prince【音乐:胡桃夹子组曲(柴可夫斯基)】 04 北极光The Northern Night-Light【音乐:野蜂飞舞(科萨科夫)】

DVD11. 小爱因斯坦:美国飞翔之旅(Go To America)

配音:英/西/葡/日/韩/泰/中/粤 字幕:英/西/葡/日/韩/泰/中(国语)/中(英语)

主要内容

01 图腾柱的故事A Tall Totem Tale

【音乐:B小调管弦乐组曲第二号-小步舞曲和嬉戏曲(巴赫)】 02 啄木鸟寻友Knock on Wood

【音乐:B小调管弦乐组曲第二号-小步舞曲和嬉戏曲(巴赫)】 03 梅乐蒂与我Melody and Me【音乐:结婚进行曲(门德尔松)】

特别收录

01 万能阿曼:还书箱(11:50)

独家新增小爱因斯坦系列2张DVD(最新版):

DVD12. The Animal's Expedition

语言:英文 字幕:英文

主要内容

01 鲸鱼的故事Whale Tale

【音乐:降E大调第2号圆号协奏曲k417-回旋曲(莫扎特)】 02 鸭子,鸭子,六月Duck, Duck, June

【音乐:降E大调第2号圆号协奏曲k417-回旋曲(莫扎特)】 03 乔伊的跳跃Jump For Joey【音乐:卡门序曲-斗牛士之歌(比才)】 04 小象的大游行Little Elephant's Big Parade

【音乐:特洛豪根的婚礼(格里格)】

DVD13. Yes,It's the Springtime!

语言:英语/汉语/西班牙语/葡萄牙语 字幕:英语/汉语/西班牙语/葡萄牙语

建筑师太空船Build It, Rocket 音乐:特洛豪根的婚礼(格里格)

昆斯和神奇乐器 音乐:天鹅湖(柴可夫斯基)

蓝脚鲣鸟芭蕾 音乐:天鹅湖(柴可夫斯基)

两兄妹糖果屋历险记 音乐:第五号交响曲(贝多芬)

迷途野雁 音乐:第40号交响曲(莫扎特)

企鹅先生的冰激凌探险记 音乐:第8号未完成交响曲(舒伯特) 银河晚安曲 音乐:致爱丽丝(贝多芬)

音乐宠物旋律 音乐:第7号幽默曲(德沃夏克)

好骑士与坏骑士 音乐:晨曲-培尔金特组曲(格里格) 万里寻亲记