21.2.光电效应,康普顿散射.ppt

光电效应是赫兹在1888年研究电磁波的波动性质时偶然发现的。他发现当紫外光照在负电极上时，放电就比较容易发生。 21.2 光电效应 外光电效应：由于金属表面的电子吸收外界的光子， 克服金属的束缚而逸出金属表面的现象。 内光电效应：一些晶体或半导体在受到光照时，其内部的原子释放的光电子仍留在材料内部，使材料的导电性增强。 一、光电效应 光电效应 光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸出的现象。 逸出的电子称为光电子 。 光电子由K极飞向A极，回路中形成光电流。 V A A K 为从理论上解释光电效应,爱因斯坦发展了普朗克能量子假设,提出了光子假设. 1905年爱因斯坦提出：普朗克的谐振子之所以与辐射场按量子化的方式交换能量，就是因为辐射场本身是量子化的。 爱因斯坦认为:麦克斯韦的理论仅对时间平均值有效。我们在光学观测中所得到的结果都是时间平均值而不是瞬时值。光与物质作用的瞬时过程，如同气体分子与容器器壁的作用，因而对光（电磁辐射）场必须引进粒子的观点。 爱因斯坦光子假设 2.光子具有能量﹑动量与质量. 能量 动量 质量 3.光的本性:光既具有波动性又具有粒子性,光的这种本性称为光的波粒二象性.光既不是经典意义上单纯的波,也不是经典意义上单纯的粒子. 1.光是以光速运动的粒子流,这些粒子叫光量子,简称光子. 光电效应实验规律 1、单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强度成正比。 2、对于给定的金属，当照射光频率小于金属的红限频率，则无论光的强度如何，都不会产生光电效应。 3、 光电效应瞬时响应性质. 无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要 的时间。 金属 红限频率 4.545 5.50 8.065 11.53 铯 钠 锌 铱 铂 19.29 光子被电子一次性吸收,因而不需要时间的积累。 光电子最大初动能和光频率 ? 成线性关系。光频率? ＜ A/h 时,则无论光的强度如何，都不会产生光电效应。 爱因斯坦对光电效应的解释 金属中的自由电子吸收一个光子能量h? 以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功A ，一部分转化为光电子的动能。爱因斯坦光电效应方程: I 越强 , 到阴极的光子越多，则逸出的光电子越多，饱和光电流越大。 　美国物理学家密立根，1916年，他的实验结果完全肯定了爱因斯坦光电效应方程，并且测出了当时最精确的普朗克常量h的值。 密立根赢得1923年度诺贝尔物理学奖。 光电效应理论的实验验证 爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。 美国物理学家密立根 A.爱因斯坦 对现代物理方面的贡献，特别是阐明光电效应的定律 1921诺贝尔物理学奖 例：铂的逸出功为6.3eV，求：铂的红限频率?0 。 解： 例：已知铯的红限波长?o=6500?，今有波长为 ? = 4000? 的光投射到铯表面，试问: 1）由此发射出来的光电子的速度是多少? 2）要使光电流为零，截止电压为多大? 解： 1）由光电效应方程 代入数据求得：? = 6.5×105 ( m/s ) c = ?? 由此求得： U0 = 1.19 ( V ) h= 6.63×10-34 2） 由公式 练习：某种金属在红光照射下有光电子逸出，若用一束强度相同的绿光代替红光，则在单位时间内（ ） (A) 从金属表面逸出的光电子数增加，光电子初动能增大； (B) 从金属表面逸出的光电子数增加，光电子初动能减小； (C) 从金属表面逸出的光电子数减少，光电子初动能增大； (D) 从金属表面逸出的光电子数减少，光电子初动能减小。 1923年，美国物理学家31岁的康普顿在 x 射线通过石墨晶体的散射实验中发现，散射波中，除了有与入射波相同频率的 x 射线以外，还含有频率较低成份的 x 射线。这一现象称为康普顿效应。 21.3 康普顿效应 X 射线管 光阑 石墨体（散射物） ? 探测器 康普顿散射实验装置 x 射线源发射一束波长为λ0 的 x 射线，投射到一块石墨上。从石墨中出射的 x 射线沿着各个方向，这称为散射。散射光强度及其波长用 x 射线谱仪来测量。 石 墨 的 康 普 顿 效 应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .