第12章黑体辐射与光的波粒二象性.ppt

* * * * * 1. A 2. B * [例] 以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流的曲线如图中实线所示，然后在光强不变的条件下增大照射光的频率，测出其光电流的曲线如图中虚线所示。满足题意的图是： I O U (A) (B) (C) (D) I O U I O U I O U 光强不变时，n 增大，光子数减少，饱和电流小 D B 以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示。满足题意的图是： i O U (B) (A) (C) (D) i O U i O U i O U * [例] 己知：一共轴系统的横截面如图所示。外面为石英圆筒，内壁敷上半透明的铝薄膜，其内径 r2 = 1 cm，长为 20 cm。中间为一圆形钠棒，半径 r1 = 0.6 cm，长亦为 20 cm。整个系统置于真空中。今用波长 l = 3000 ? 的单色光照射系统。忽略边缘效应。求：平衡时钠棒所带的电量。(己知钠的红限波长为 lm = 5400 ?，铝的红限波长为 l?m = 2960 ?。) 解： r1 l 石英 r2 半透明铝膜 钠棒 思路 —— (1) 铝不产生光电效应，钠产生光电效应。钠在光照下，放射光电子。 (3) 由高斯定理可求钠棒与铝膜间电场。 (4) 利用电势差与电场的关系，最后可得系统达到平衡钠棒所带的电量。 (2) 这些光电子聚集在铝膜上，使钠棒和铝膜分别带上正、负电荷。当它们间的电势能等于光电子的最大初动能时，系统达到平衡。 +Q -Q * 具体解法： (1) 钠在光照下，放射光电子，其最大初动能 (2) 这些光电子聚集在铝膜上，使钠棒和铝膜分别带上正、负电荷。当它们间的电势差 U 达到 系统达到平衡。 r1 l 石英 r2 半透明铝膜 钠棒 (3) 由高斯定理可求钠棒与铝膜间电场。 (4) 利用电势差与电场的关系。 l +Q -Q r1 r2 * 由 (1) (2) (4)式可得 l +Q -Q r1 r2 (1) (2) (4) 电子电量 q = -e = -1.6?10-19 C 普朗克常量 h = 6.63 ?10-34 J·s 真空介电常数 ?0 = 8.85 ?10-12 F ·m-1 己知常数： D 用频率为 n1 的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为 I1，以频率为 n2 的单色光照射该金属时，测得饱和电流为 I2，若 I1 I2，则 (A) n1 n2。 (B) n1 n2。 (C) n1 = n2。 (D) n1 与n2 的关系还不能确定。 C 金属的光电效应的红限依赖于 (A)入射光的频率。 (B) 入射光的强度。 (C) 金属的逸出功。 (D) 入射光的频率和金属的逸出功。 B 在均匀磁场 内放置一极薄的金属片，其红限波长为 l0。今用单色光照射，发现有电子放出，放出的电子(质量为 m，电量的绝对值为 e)在垂直于磁场的平面内作半径为 R 的圆周运动，那么此照射光光子的能量是： (A) 。 (B) 。 (C) 。 (D) 。 照射光光子的能量 * [例] 红光波长：l1 = 6000 ?， X 射线波长： l2 = 1 ?。求：它们光量子的能量与动量。 解： 康普顿（1923）研究X射线在石墨上的散射 一、实验规律:在散射的X射线中，除有波长与入射射线相同的成分外，还有波长较长的成分。波长的偏移只与散射角? 有关。 叫电子Compton波长 X射线 λ0 λ(λ0 ) 探测器 石墨 12.2.3 康普顿效应 波长改变的散射叫康普顿散射。按经典理论X射线散射向周围辐射同频率的电磁波,而康普顿散射中波长较长的成分经典物理无法解释。 讨论 康普顿（A. H.Compton) 美国人 (1892-1962） (1)模型：“X射线光子与静止的自由 电子的弹性碰撞” ，与能量 很大的入射X光子相比，石墨原子中结合较弱的电子近似为“静止”的“自由”电子。 二、康普顿散射验证光的量子性 由光的量子论 ? = h? 和质能关系: ?2= p2c2+m02c4 2 3 4 1 原始 ? =450 ? =900 ? =1350 0.70 0.75 ?(?) 强 度 及光子的“静止质量” m0 = 0， 得光子的动量: 1、康普顿的解释: (2) X射线光子与“静止”的“自由电子”弹性碰撞 过程中能量与动量守恒 可求得波长偏移 ? ? e 反冲电子的质量为