光電效應(yīng)復(fù)習(xí)課件VIP

一、光電效應(yīng)現(xiàn)象用弧光燈照射擦得很

亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器

相連），使驗(yàn)電器張

角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的

玻璃棒去靠近鋅板，

則驗(yàn)電器的指針張角

會(huì)變大。。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電

牛牛文庫(kù)文檔分享1定義：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)ww的w.niu電wk.c子om

牛叫牛文做庫(kù)文檔光分電子享21.什么是光電效應(yīng)當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。一、光電效應(yīng)中學(xué)學(xué)科

牛牛文庫(kù)文檔分享3陽(yáng)極陰極石英窗光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。

牛牛文庫(kù)文檔分享42.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極陰極將換向開(kāi)關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng)K、A

間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc

時(shí)，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。遏止電壓

牛牛文庫(kù)文檔分享5光

強(qiáng)

較

弱光電效應(yīng)伏安特性曲線I光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置遏止電壓一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律陽(yáng)極享陰極www.niuwk.cUomc牛牛文庫(kù)文檔O分6

UIs

光

強(qiáng)

較

強(qiáng)

光

強(qiáng)

較

弱光電效應(yīng)伏安特性曲線I光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置遏止電壓飽和電流享一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律陽(yáng)極陰極www.niuwk.cUoma牛牛文庫(kù)文檔O分7

U陽(yáng)極陰極石英窗2.

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

牛牛文庫(kù)文檔分享8①.光電流與光強(qiáng)的關(guān)系飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。②.截止頻率νc

----極限頻率對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率νc

。當(dāng)入射光頻率ν

>νc

時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν

<νc時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。③光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電逸出所需時(shí)間<10-9s。經(jīng)典理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

牛牛文庫(kù)文檔分享9經(jīng)典認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說(shuō)，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)

度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻

率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)再大也沒(méi)有光電流。享光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過(guò)程。為了解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦在能量子假說(shuō)的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。

牛牛文庫(kù)文檔分

103.愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為hν的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說(shuō)，頻率為ν

的光是由大量能量為ε

=hν

光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速c運(yùn)動(dòng)。愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功A，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能Ek

。由能量守恒可得出：為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功；為光電子的最大初動(dòng)能。

牛牛文庫(kù)文檔分享11愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋：光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極極限頻率：

牛牛文庫(kù)文檔分享12愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。

牛牛文庫(kù)文檔分享134.光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)

”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦方程，h

的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。愛(ài)因斯坦由于對(duì)光電效應(yīng)的理論解釋和對(duì)理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)獲得1921密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過(guò)著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾

牛物牛文理庫(kù)文學(xué)檔分獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)14享放大器控制機(jī)構(gòu)可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。4.光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用1.光控繼電器、2.光電倍增管可對(duì)微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大

105~108

倍，靈敏度高，用在工程、天文科研、軍事等方面。

牛牛文庫(kù)文檔分享15電源電流計(jì)應(yīng)

用光電管

?光I

牛牛文庫(kù)文檔分享16AK康普頓效應(yīng)

牛牛文庫(kù)文檔分享17第2課時(shí)1.光的散射

牛牛文庫(kù)文檔分享18光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射2.康普頓效應(yīng)1923年康普頓在做

X

射線通過(guò)物質(zhì)散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，其波長(zhǎng)的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長(zhǎng)

和散射物質(zhì)都無(wú)關(guān)。一.康普頓散射的實(shí)驗(yàn)裝置與規(guī)律：晶體X射線管探測(cè)器X射線譜儀石墨體(散射物質(zhì))φλ0

牛牛文庫(kù)文檔分享19光闌散射波長(zhǎng)λ康普頓正在測(cè)晶體對(duì)X射線的散射按經(jīng)典電磁理論：如果入射X光是某種波長(zhǎng)的電磁波，散射光的波長(zhǎng)是不會(huì)改變的！

牛牛文庫(kù)文檔分享20散射中出現(xiàn)λ≠λ0

的現(xiàn)象，稱為康普頓散射?？灯疹D散射曲線的特點(diǎn)：除原波長(zhǎng)λ0外出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方向的新的散射波長(zhǎng)λ

。新波長(zhǎng)λ

隨散射角的增大而增大。波長(zhǎng)的偏移為φ

=0Oφ

=45Oφ

=90Oφ

=135O.

....

.......

...

.

..

.

.

...

.

..o（A）0.7000.750λ波長(zhǎng).

..

......

.

.

....

..

.享..

..0λ

λ

牛牛文庫(kù)文檔分21經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難享根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過(guò)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。無(wú)法解釋波長(zhǎng)改變和散射角的關(guān)系。

牛牛文庫(kù)文檔分22光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋享康普頓效應(yīng)是光子和電子作彈性碰撞的結(jié)果，具體解釋如下：若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量減少，于是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量,由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變ww，w.niu波wk.co長(zhǎng)m牛牛不文庫(kù)變文檔分。233.因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)。

牛牛文庫(kù)文檔分享24光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋三.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義

牛牛文庫(kù)文檔分享25有力地支持了愛(ài)因斯坦“光量子”假設(shè)；首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)；證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的?？灯疹D的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的

幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于

“混進(jìn)來(lái)了某種熒光輻射”；在計(jì)算中起先只

考慮能量守恒，后來(lái)才認(rèn)識(shí)到還要用動(dòng)量守恒?？灯疹D于1927年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)?？灯疹D效應(yīng)康普頓,1927年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)享1927(1892-1962w)w美w.niu國(guó)wk.co物m

牛理牛文庫(kù)學(xué)文檔家分26四、吳有訓(xùn)對(duì)研究康普頓效應(yīng)的貢獻(xiàn)1923年,參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)的研究工作.1925—1926年，吳有訓(xùn)用銀的X射線(λ0

=5.62nm)為入射線,以15種輕重不同的元素為散射物質(zhì)，在同一散射角( )測(cè)量各種波長(zhǎng)的散射光強(qiáng)度，作了大量X射線散射實(shí)驗(yàn)。對(duì)證實(shí)康普頓效應(yīng)作出了重要貢獻(xiàn)。吳有訓(xùn)（1897-1977）

牛牛文庫(kù)文檔分享27光子的能量和動(dòng)量

牛牛文庫(kù)文檔分享28動(dòng)量能量是描述粒子的,頻率和波長(zhǎng)則是用來(lái)描述波的