17.2《光的粒子性》课件(新人教版选修3-5).ppt

光电倍增管(photomultiplier)是把光信号变为电信号的常用器件。 当光照射到阴极 k 使它发射光电子，这光电子在电压作用下加速轰击第一阴极k1，使之又发射次级光电子，这些次级光电子再被加速轰击第二阴极k2 ,...... 如此继续下去，利用10～15个次阴极，可将光电流放大几百万倍。即一束微弱的入射光，将转变成放大了的光电流，可以通过电流计显示出来。 1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射 2.康普顿效应 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。 五、康普顿效应 3、康普顿散射的实验装置与规律： 晶体 光阑 X 射线管 探 测 器 X 射线谱仪 石墨体 (散射物质) j ?0 散射波长? 康普顿正在测晶体对X 射线的散射 按经典电磁理论： 如果入射X光是某 种波长的电磁波， 散射光的波长是 不会改变的！ 第十七章 波粒二象性 第二节 科学的转折：光的粒子性 光是什么？ 观点一： 托马斯. 杨-------光的干涉 菲涅尔--------光的衍射 马吕斯----光的偏振 观点二： 波 赫兹光电效应 粒子 1672 牛顿 微粒说 T/年 惠更斯波动说 1690 麦克斯韦电磁说 1864 1905 爱因斯坦光子说 波动性 粒子性 1801 托马斯·杨 双缝干涉 实验 1814 菲涅耳 衍射实验 赫兹 电磁波实验 1888 赫兹 发现光电效应 牛顿微粒说占主导地位 波动说 渐成真理 ………. 人类对光的本性的认识的发展过程： 一、光电效应现象： 1.金属在光（包括不可见光）的照射下，从表面逸出电子的现象叫 光电效应 2.发射出来的电子叫 光电子 3.光电子定向移动形成的电流叫光电流 单色光 阳极 G V A K R 阴极 实验装置 △实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多； △入射光越强，饱和光电流越大。 1、存在着饱和电流 光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。 因为光照条件一定时，K单位时间发射的电子数目一定。 2、存在着遏止电压和截止频率 (1)存在遏止电压U : c 使光电流减小到零的反向电压 － U + + + + + + 一 一 一 一 一 一 v 加反向电压，如右图所示： 光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若 最大初动能 U=0时，I≠0， 因为电子有初速度 则I=0，式中UC为遏止电压 △同一频率光照射，不管光强如何，遏止电压都相同。 △光照频率越高，遏止电压越高。 （2）、存在着截止频率 任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。 不同金属的截止频率不同。 △光电子的能量只与入射光的频率有关。△入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。 实验：1.不同单色光 2.不同金属 3. 光电效应具有瞬时性 △当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。 △精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 秒，即光电效应几乎是瞬时的。 G V A K R 单色光 2、存在着遏止电压和截止频率 二、光电效应的实验规律 3、效应具有瞬时性 1、存在着饱和电流 三.光电效应解释中的疑难: 按照光的电磁理论，应得出以下结论： ①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关 ； ②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从表面逸出，不应存在截止频率 ； ③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9 S。 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。 1.光子说(爱因斯坦于1905年提出) 在空间传播的光不是连续的而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比。 即:E＝hν ，ν 表示光的频率，h 叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒 四.爱因斯坦的光电效应方程 2.光电效应方程 ①逸出功：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的引力所做功的最小值。 不同金属,其逸出功不同。 有：W0= hν0 ②光电效应方程：Ek＝hν－W0 3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论