能量量子化,光电效应..pptVIP

* * 17.1能量量子化 物理学的新纪元 17.1能量量子化；物理学的新纪元 一、黑体与黑体辐射 1.热辐射 固体或液体，在任何温度下都在发射电磁波的现象称为热辐射。 所辐射电磁波的特征与温度有关。 1400 K 800 K 固体在温度升高时颜色的变化 1000 K 1200 K 2.对热辐射的初步认识 任何物体任何温度均存在热辐射 温度? 发射的能量? 电磁波的短波成分? 如一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯 昏黄色 贼亮 刺眼 1. 能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体 不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。 二. 黑体辐射实验规律 黑体模型 空腔上的小孔 炼钢炉上的小洞 向远处观察打开的窗子 --近似黑体 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1700K 1500K 1300K 1100K 2.黑体辐射的实验规律 随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 o 实验值 /μm 维恩线 瑞利--金斯线 紫 外 灾 难 普 朗 克 线 1 2 3 4 5 6 7 8 三.能量子 超越牛顿的发现 ε=hν 1.普朗克假说：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，例如ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... 当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份辐射或吸收的，这个不可再分的能量值ε叫做能量子。 能量 量子 经典 其中h为普朗克常量其值为h=6.626×10-34J.s λ(μm) 1 2 3 5 6 8 9 4 7 普朗克 实验值 物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一充负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，因为1897年，J.Thomson才发现电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电效应。 17.2 科学的转折：光的粒子性 用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。。 一、光电效应现象 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 1.定义： 在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。 发射出来的电子叫做光电子 一、光电效应 2.光电效应的实验规律 a b R P G 对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率?c 。 ①.截止频率?c ----极限频率 当入射光频率? ?c 时，电子才能逸出金属表面； 当入射光频率? ?c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 ②.存在饱和电流 ④光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间10-9s。 ③.存在着遏止电压：将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。 当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。 a b R P G 二.爱因斯坦的光电效应方程 1.光子假说 光不仅在发射和吸收时的能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为? 的光的能量子为 ? =h? ，h为普朗克常量。这些能量子又称为光子。 在光电效应中，金属中的电子吸收了一个光子获得的能量h? ，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出： 2.爱因斯坦光电效应方程 3. 从方程可以看出光电子初动能和照射 光的频率成线性关系 4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极限频率： 爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也 多，所以光电流也大。 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属 表面逸出，所以不需时间的累积。 由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。 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。 4.光电效应理论的验证 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。 爱因斯坦由