高中物理选修3-5：17.2-光的粒子性.ppt

4、康普顿效应的解释 经典理论：光的散射不会改变光的波长和频率。 光子模型解释：根据动量守恒定律，发生碰撞后光子的动量会发生变化。 光子的动量与波长存在一定的关系： 发生碰撞后，光子的动量减小，即光的波长增大。 散射角不同，说明碰撞后光子的动量也不同，光的波长也不同。 也可以从光子能量的角度解释康普顿效应： 发生碰撞后，光子能量减小，因此光的频率减小。 碰撞的角度不同时，光子能量的减小也不同，频率的减小也不同。 5、康普顿效应的意义 (1) 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设 (2)首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设 (3)证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。 康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”。 康普顿于1927年获诺贝尔物理学奖。 例1、一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( ) A、延长光照时间 B、增大光束的强度 C、换用红光照射 D、换用紫光照射 答案：D 【课堂练习】 例2、关于光电效应下述说法中正确的是( ) A、光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大 B、只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应 C、在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关 D、任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应 答案：D 【课堂练习】 【课堂练习】 例3、在可见光范围内，哪种颜色光的光子能量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为什么？ 答案： 在可见光范围内，紫光的光子能量最大，因为其频率最高，但紫光不是最亮的。 光的亮度由两个因素决定，一为光强，二为人眼的视觉灵敏度。 在光强相同的前提下，由于人眼对可见光中心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄绿色光应最亮。 17.2 光的粒子性 第十七章 波粒二象性 一、光的波动性 光是电磁波 理论证明：麦克斯韦的经典电磁场理论 实验验证：赫兹的电火花实验，发现电磁波的速度和光速相同。 其它实验证据： 1、光的干涉：托马斯·杨 2、光的衍射：菲涅尔 3、光的偏振：马吕斯 演示 二、光电效应现象 用导线将带负电的锌板与验电器相连，验电器指针张开。用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器张角先闭合后再张开。 结论：锌板在射线照射下失去电子而带正电。 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。 光电子定向移动形成的电流叫光电流。 1.什么是光电效应 三、实验研究光电效应的规律 1、存在饱和电流 当A接正极，K接负极 时，控制入射光的强度一 定，使UAK从0开始增大， 观察到电流表的示数一开 始增大，到某一数值后就 不再增大。 这个最大电流就叫做 饱和电流。 阳极 阴极 实验表明： 入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。 对存在饱和电流的解释： 在一定的光照条件下，单位时间内阴极发射出的光电子数目是一定的， K板逸出的电子向各个方向运动，如果不加电 压，很多电子无法到达A板，无法形成较大电流。 加上电压后，越来越多的电子到达A板，电流越来越大。 但是，如果所有电子都达到了A板，继续增大电压，就无法再增大电流。 阳极 阴极 思考1：如果AK之间不加电压，电流是否为0？ 思考2：如何才能使电流为0？ 2、存在遏止电压Uc （反向截止电压） 当A接负极，K接正极 时，控制入射光的强度一 定，使UKA从0开始增大， 观察到电流表的示数逐渐 减小到0。 电流刚减小到0时对应 的UKA叫做遏止电压Uc。 阳极 阴极 对存在遏止电压的解释： 加上反向电压后，电 子受到的电场力方向与运 动方向相反，电子减速。 如果反向电压足够大， 电子将无法达到A板。临界 的电压值即为遏止电压Uc。 　　　　　　　 其中，vc是所有光电子的 　　　　　　　　　最大初速度，是光电子的最大初动能。 + + + + + + 一 一 一