高二物理競賽光的量子性課件

1一、光電效應愛因斯坦方程（1）實驗裝置光照射到金屬表面時，電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應.2（2）實驗規(guī)律飽和光電流強度

與入射光強成正比（不變）

當光電流達到飽和時，陰極K上逸出的光電子全部飛到了陽極上。

單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)和光強成正比瞬時性當光照射到金屬表面上時，幾乎立即就有光電子逸出.3

遏止電勢差遏止電勢差與入射光頻率具有線性關系，與光的強度無關.只有當入射光頻率大于一定的紅限頻率

時，才會產(chǎn)生光電效應。4按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有一定的時間來積累，一直積累到足以使電子逸出金屬表面為止.與實驗結果不符.（3）經(jīng)典理論遇到的困難紅限問題瞬時性問題按經(jīng)典理論，無論何種頻率的入射光，只要其強度足夠大，就能使電子具有足夠的能量逸出金屬.與實驗結果不符.5光子愛因斯坦光電效應方程（1）“光量子”假設光子的能量為（2）解釋實驗愛因斯坦方程逸出功與材料有關對同一種金屬，

一定，，與光強無關幾種金屬的逸出功金屬鎢

鈣

鈉

鉀

銣

銫4.543.202.292.252.131.946逸出功愛因斯坦方程產(chǎn)生光電效應條件條件（截止頻率）光強越大，光子數(shù)目越多，即單位時間內(nèi)產(chǎn)生光電子數(shù)目越多，光電流越大.（時）光子射至金屬表面，一個光子攜帶的能量將一次性被一個電子吸收，若，電子立即逸出，無需時間積累（瞬時性）.7（3）的測定愛因斯坦方程遏止電勢差和入射光頻率的關系8光電效應在近代技術中的應用光控繼電器、自動控制、自動計數(shù)、自動報警等.光電倍增管放大器接控件機構光光控繼電器示意圖9光的波粒二象性描述光的粒子性描述光的波動性光子

相對論能量和動量關系（2）粒子性：（和物質(zhì)相互作用時）（1）波動性：光的干涉和衍射（傳播時）10例16.4已知一單色光源的功率P＝1W，光波波長589nm.在離光源距離為R＝3m處放一塊金屬板，求單位時間內(nèi)打到金屬板單位面積上的光子數(shù).解：單位時間內(nèi)照射到金屬板單位面積上的光能量為

每個光子的能量為所以單位時間內(nèi)打到金屬板單位面積上的光子數(shù)為111922~1923年康普頓研究了X射線被較輕物質(zhì)(石墨、石蠟等)散射后光的成分，發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分.這種散射現(xiàn)象稱為康普頓散射或康普頓效應.二、康普頓效應1.實驗裝置122.實驗結果在散射X射線中除有與入射波長相同的譜線外，還有波長比入射波長更長的譜線.波長的改變量隨散射角的增大而增加對于不同元素的散射物質(zhì)，在同一散射角下，波長的改變量相同13經(jīng)典電磁理論預言，散射輻射具有和入射輻射一樣的頻率.經(jīng)典理論無法解釋波長變化.3.經(jīng)典理論的困難14光子電子電子反沖速度很大，需用相對論力學來處理.（1）物理模型入射光子（X射線或射線）能量大.固體表面電子束縛較弱，可視為近自由電子.4.量子解釋