量子力学1题库.ppt

U03 U02 U01 3 1 2 U I IS 0 红限频率 截止电压的大小反映光电子初动能的大小 由上图可知:I=0时有 截止电压与入射光频率有线性关系 实验证明： Ua对不同金属有不同值, e Ua称逸出功 （3）产生光电效应的金属具有一定的截止频率。 由 可知，只有当 从金属表面逸出的电子才具有初动能，即产生光电效应。 （4） 光电效应具有瞬时性,或说响应速度很快,10-9秒。 只要 ，则在光照射金属表面 后，几乎立即就有光电子逸出，与光的强度无关。 金属 截止频率 4.545 5.50 8.065 11.53 铯 钠 锌 铱 铂 19.29 * 经典认为光强越大，饱和电流应该大，光电子的初 动能也该大，即初动能正比于光强。但实验上光电 子初动能只与频率有关(结果2)，而与光强无关。 * 只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流；频率 低于红限时，无论光强再大也没有光电流。而经典认 为有无光电效应不应与频率有关(结果3) 。 * 瞬时性。经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要 时间，即需能量的积累过程(结果4) 。 二、 经典理论的困难 例如：强度为1W/m2的光照在金属Na 上，需107秒 即115天电子才能逸出（经典） 三、 爱因斯坦的光量子假说 1、爱因斯坦光量子假说：光子论 假设：一束光是一粒一粒以速度c运动的粒子流，这些 粒子称光子，但它们仍保留频率、波长的概念 认为光不仅在与物质相互作用时（发射和吸收）具有粒子性，而且在传播过程中也有粒子性。 一个频率为 的光子具有能量 ， 其中h为普朗克常数，值为： 由相对论知识可知： 可见：光子即具有粒子特性m? 、P，又具有波动性?、?我们 将这 种波动性和粒子性并存的性质称为光的波粒二 象性。光的 波动性（ ? ） 和粒子性 （p）是通过普 朗克常数联系在一起的。 2、用光量子假说解释光电效应 （1）由 可看出，光子的初动能 与光的频率成正比，而与光强无关。 该式称为爱因斯坦光电效应方程 由能量守恒得： A为逸出功 （2）当入射光子的能量小于逸出功时，光电子的初动 能为零，不能逸出；只有当h??A时，才能产生光 电效应。截止频率?=A/h （3） 光的强弱只表明光子数的多少，而光子的能量恒 定。一个光子的能量是一次地被电子吸收，所以， 只要h??A，电子吸收光子即逸出，具有瞬时性。 3 光电效应在近代技术中的应用 光控继电器、自动控制、 自动计数、自动报警等. 光电倍增管 放大器 接控件机构 光 光控继电器示意图 例1 设有一半径为 的薄圆片，它距 光源1.0m . 此光源的功率为1W，发射波长为589nm 的单色光 . 假定光源向各个方向发射的能量是相同 的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数 . 解: 1920年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分. 一 实验装置 § 3 康普顿效应 石墨 X射线 入射光 波长? 散射光 波长? 探测器 二 实验结果 （波长） （相对强度） 1.在散射X 射线中除有与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波长更长的射线 . 2.波长的增加量 与散射角 有关。 3.当散射角 确定时，波长的增加量 与散射物质的性质无关。 4.散射的强度与散射物质有关。原子量小的散射较强，即正常峰较低。反之相反。 第十一章 量子物理学基础 光电效应 爱因斯坦光量子假说 理学院 姜海丽 * 物理学的分支及近年来发展的总趋势 物理学 经典物理 现代物理 力学 热学 电磁学 光学 相对论 量子论 非线性 时间 t 关 键 概 念 的 发 展 力学 电磁学 热学 相对论 量子论 1600 1700 1800 1900 二十世纪重大发现 1.电子的发现： 2.X射线的发现： 3.放射性的发现： 重要意义：打开了原子世界大门！ 重要意义：X射线是