6-2光电效应_爱因斯坦的光量子论.pptVIP

美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。 附：光电效应理论的验证 数据取自R.A.Millikan,Physical Review,7,362(1916) 附：普朗克常数h的测定 爱因斯坦方程 附：多光子光电效应 在爱因斯坦最初研究光电效应时，并没有考虑到多光子吸收（即一个电子吸收两个或两个以上光子）的情况。但在激光出现后，实验上发现了新的吸收过程，特别对于双光子吸收的过程，在实验上和理论上均取得了许多成果。 1983年Forkas等人用co2激光器发出波长为10.6μm的激光为入射光，金作为靶金属，观察到了吸收40个等效光子的过程。 光电效应的研究历经三十年，有三人荣获诺贝尔物理奖 莱纳德 发现现象 1905年 爱因斯坦 理论解释 1921年 密立根 实验证实 1923年 密立根，美国物理学家。研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。 单缝衍射 光子在某处出现的概率和该处光振幅的平方成正比, 光子数 N ? I ? E02 光子是分立的，光强分布可以是连续的。 光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定。 光子在某处出现的概率大，则该处的光强I 大； 光子在某处出现的概率小，则该处的光强I 小； * * * * * 在爱因斯坦最初研究光电效应时，并没有考虑到多光子吸收（即一个电子吸收两个或两个以上光子）的情况。对此他有如下论述，光电效应中一个电子吸收两个光子的几率不会大于下雨天两个雨滴同时打在一个蚂蚁身上。但在激光出现后，实验上发现了新的吸收过程，特别对于双光子吸收的过程，在实验上和理论上均取得了许多成果。 例2 已知一单色光照射在钠金属表面上，测得光电子的最大动能是1.2ev，而钠的红限波长为540nm，那么入射光的波长为多少？ 解 由爱因斯坦光电效应方程 及 和 可得 例2 ZP28,3 练 ZP31,18(考点16) 练 ZP31,17(考点4) 练 (考点3) 例3B 设从锌表面辐射出光电子的红限波长为330nm，试计算（1）锌的逸出功。（2）当入射光的波长为200nm时，从锌表面辐射出光电子的最大速度和动能。（电子质量 ) 逸出功 最大动能 解 四、康普顿效应（散射） 1922—1923年间,康普顿对X射线通过石墨等物质后向各个方向散射的X射线成分进行研究时发现,X射线被散射后,除波长不变的散射光外,还有波长较长的散射光出现,这种改变波长的散射称为康普顿效应。 1. 实验装置 散射物质（石墨） P204,四、下第2段，倒1-3行 P204,图16.6 由X射线源R发出的波长为λ的X射线，通过光阑D成为一束狭窄的X射线束，这束射线投射到散射物C上，用摄谱仪S可探测到不同方向的散射X射线的波长。 附1：实验装置 C 附2：实验装置 2.实验结果 (1)在散射的X光中，除有与入射光波长相同的成分外，还有波长较长的成分。波长差 随散射角 的增大而增加. (2) 在同一散射角下，不同散射物质引起的波长差 都相同,与入射的x射线波长及散射物质无关. （3） 对不同散射元素(在同一散射角?下)，随原子序数Z的增加， ?0 ? 49Be 2964Cu 增大 减小 （相对强度） （波长） （4）对同一散射元素，随散射角?的增大， 强度 减小 增大 1）在原子量小的物质中，康普顿散射较强；在原子量大的物质中，康普顿散射较弱。 2.实验结果 P204,倒第1段 ?0 ? 49Be 2964Cu 波的相对强度 对不同散射元素, 同一散射角?下， 随原子序数Z↑? Iλ↓ Iλo↑ （相对强度） （波长） 2）波长的改变量 与散射角? 有关，与入射X射线波长 及散射物质无关。 随散射角?? ? ??? 随?? ? Iλ↑ Iλo↓ 吴有训的康普顿效应散射实验曲线 康普顿 吴有训 1922——1923年间，康普顿（及中国科学家吴有训）研究了X射线通过物质时向各方向散射的现象。进一步证实了爱因斯坦的光子概念。 3. 用光子理论解释康普顿效应 1）光子与电子相碰撞，碰后光子将沿某一方向散射，同时光子将一部分能量传给电子，散射的光子能量就比入射光子的能量少；所以散射光频率比入射光频率小，因而散射光波长变长。 把X射线与散射物质作用，看成X射线中的一个光子与散射物质中的