物理光学幻灯片课件.pptVIP

光的量子性 讲解人：余亮英 2010.5 选自《物理光学》第七章 机械工业出版社 1980 版 梁铨廷主编 内 容 回 顾 从物体成像规律的研究中，总结出光的直线传播规律，并以此建立了几 何光学 ； 19世纪后期，麦克斯韦电磁理论的建立和赫兹用实验证实了电磁波的存 在，使人们认识到光是一种电磁波，光沿直线传播只是波动效应的一种 近似，由此建立了光的电磁理论； 19世纪末到20世纪初，光学又深入到对发光原理、光与物质相互作用的 研究，发现了光在这一领域明显表现出粒子性，从而最终使人们认识到 光不但具有波动性，还具有粒子性，即光具有波粒二象性。 物理光学 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。 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 物理光学 光电效应实验 物理光学 光电效应 : 光照射到金属上,使电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，逸出的电子称为光电子，形成的电流称为光电流。 光电效应规律 光电效应 1、入射光有一个确定的截止频率，当入射光的频率低于此截止频 率时，不论入射光多强，照射时间多长，都不能从金属中释放电子； 2、对于高于截止频率的入射光，释放的电子的最大动能与入射光 强无关，与光频率有关，频率越高，电子最大动能越大； 3、对于高于截止频率的入射光，即使光很弱，开始照射后就能立 即释放电子，滞后时间不超过3ns。（瞬时性） 4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强 度成正比。 物理光学 光量子学说 1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁辐射的能量分布时发现， 只有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的进行 的，每一份的能量等于hv，理论计算的结果才能跟实验事实完全 符合。这里的v是光的频率，h是一个普适恒量，叫做普朗克恒量。 爱因斯坦于1905年提出，在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比。提出爱因斯坦光子模型 启发 物理光学 爱因斯坦光子模型 1、光可看成是由光子组成的粒子流 光量子学说 2、每个光子有确定的能量，作为一个整体被吸收或产生； 3、每个光子能量E与频率?之间关系： E=hv。 爱因斯坦光电方程： 物理光学 4、光强即光的能流密度： I=Nhv 。 爱因斯坦光电效应方程 1、产生光电效应原因: 电子吸收光子能量产生的。 光量子学说 2、电子吸收光子能量：一部分为逸出功脱出金属 表面，其余部分为光电子初动能。 3、由能量守恒：入射光子能量 = 逸出功 + 光电子初动能 光电效应方程 光电子的最大初动能 W：逸出功 逸出功与材料有关 物理光学 1、红限频率： 产生光电效应的条件： 2、从方程可以看出光电子初动能和照射光频率成线性关系。 3、电子一旦吸收了一个光子的能量，就可以立刻从金属表 面逸出，所以无须时间累积。 4、光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以饱和光电流 也大。 爱因斯坦光子理论对光电效应的解释 爱因斯坦认为：光电效应是电子吸收光子能量产生的 物理光学