光的粒子性(二).ppt

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1、知识回顾知识回顾 对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；应，低于这个频率就不能发生光电效应；当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大；饱和电流越大；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；着入射光的频率增大而增大；入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不

2、超过的，一般不超过10-9秒秒.实验规律总结实验规律总结爱因斯坦光子理论爱因斯坦光子理论2.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程1.1.光子：光子：光电子最大初动能光电子最大初动能 金属的逸出功金属的逸出功 W03.3.光子说对光电效应的解释光子说对光电效应的解释光电子的初动能光电子的初动能EkEk与入射光的频率成线性关系，与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当与光强无关。只有当hh W W0 0时，才有光电子逸出，时，才有光电子逸出，就是光电效应的截止频率。就是光电效应的截止频率。电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流

3、自然几乎是瞬时发生的。能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。生的光电子多，因而饱和电流大。思考与讨论思考与讨论课本课本P33P331.光的散射光的散射光在介质中与物质微粒相互作用光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方因而传播方向发生改变向发生改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射。光的散射。1923年康普顿在做年康普顿在做 X 射线散射的实验时，射线散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线还有比

4、入射线波长更长的射线，这种现象叫康，这种现象叫康普顿效应。普顿效应。一一.康普顿效应康普顿效应2.2.康普顿效应康普顿效应康普顿正在测晶体康普顿正在测晶体对对X 射线的散射射线的散射 二、二、经典电磁理论解释的困经典电磁理论解释的困难：难：1、根据经典电磁波理论，当、根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，带电粒子将作受迫振动，其其频率等于入射光频率频率等于入射光频率，所以，所以它所发射的它所发射的散射光频率散射光频率应等应等于于入射光频率入射光频率。2 2、康普顿效应的解释康普顿效应的解释光子模型解释：光子模型解释：发生碰撞后，光子能量减小

5、，因发生碰撞后，光子能量减小，因此光的频率减小。此光的频率减小。根据动量守恒定律，发生碰根据动量守恒定律，发生碰撞后光子的动量会发生变化。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：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。发生碰撞后，光子的动量减小，即光的波长增大。1.1.有力地支持了爱因斯坦有力地支持了爱因斯坦的光子说的光子说；2.2.首次在实验上证实了首次在实验上证实了“光子具有动量光子具有动量”的假设；的假设；3.3.证实了证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和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。能量守恒定律仍然

6、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中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种混进来了某种荧光辐射荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。识到还要用动量守恒。康普顿于康普顿于19271927年获诺贝尔物理奖。年获诺贝尔物理奖。三三.康普顿散射实验的意义康普顿散射实验的意义19251926年，吴有训用银的年，吴有训用银的X射线射线(0=5.62nm)为入射线为入射线,以以15种轻重不同的元素为散射物质，种轻重不同的元素为散

7、射物质，4.吴有训对研究康普顿效应的贡献吴有训对研究康普顿效应的贡献1923年年,参加了发现康普顿效应的研究工作参加了发现康普顿效应的研究工作.对证实康普顿效应作出对证实康普顿效应作出了重要贡献。了重要贡献。在同一散射角在同一散射角()测量测量各种波长的散射光强度，作各种波长的散射光强度，作了大量了大量 X 射线散射实验。射线散射实验。（1897-19771897-1977）吴有训吴有训四四.光子的动量光子的动量1.1.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的

8、指针就张开一个角度，如图所示，器的指针就张开一个角度，如图所示，这时这时()A.A.锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B.B.锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C.C.锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D.D.锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B2.2.一束黄光照射某金属表面时，不能产生光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，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是电效应的是()()A.A.延长光照时间延长光照时间B.B.增大光束的强度增大光束的强度C.C.换用红光照射换用红光照射D.D.换用紫光照射换用紫光照

9、射D3.3.关于光电效应下述说法中正确的是关于光电效应下述说法中正确的是()()A.A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大增大B.B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，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就一定能产生光电效应C.C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关频率无关D.D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频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率的光不能发生光电效应D练习练习课本课本P361、在可见光范围内，哪种颜色光的光子

10、能量最大？想、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？想看，这种光是否一定最亮？为什么？在可见光范围内，紫光的光子能量最大，因为其在可见光范围内，紫光的光子能量最大，因为其频率最高。频率最高。紫光不是最亮的。紫光不是最亮的。一为光强，一为光强，因为光的亮度由两个因素决定，因为光的亮度由两个因素决定，二为人眼的视觉灵敏度。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。的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄绿色光应最亮。2、在光电效应实验中、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？）如果入射光强度增加，将产生什么结果？（2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？）如果入射光频率增加，将产生什么结果？（1）当入射光频率高于截止频率时，光强增）当入射光频率高于截止频率时，光强增加，发射的光电子数增多；加，发射的光电子数增多；当入射光频率低当入射光频率低于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来。有光电子发射出来。（2）入射光的频率增加，发射的光电子最大）入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增加。初动能增加。