高二物理竞赛光电效应实验的规律课件.pptx

光电效应实验的规律光电效应实验的规律2 2 按经典理论按经典理论,电子逸出金属所需的能量，需要有一电子逸出金属所需的能量，需要有一定的时间来积累定的时间来积累,与实验结果不符与实验结果不符.经典理论遇到的困难经典理论遇到的困难 红限红限问题问题 瞬时性瞬时性问题问题 按经典理论按经典理论,无论何种频率的入射光无论何种频率的入射光,只要强度足只要强度足够大，就能使电子逸出金属够大，就能使电子逸出金属.与实验结果不符与实验结果不符.116 6.2 2 光电效应实验的规律光电效应实验的规律33 3.光子光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程 光量子假设光量子假设 光光可可看看成成是是由由光光子子组组成成的的粒粒子子流流，单单个光子的能量为个光子的能量为 爱因斯坦爱因斯坦光电效应方程光电效应方程 逸出功与逸出功与材料有关材料有关4 4 遏止电势差VA 外加反向的遏止电势差 恰能阻碍光电子到达阳极,即（截止频率）频率限制:只有时才会发生 瞬时性光子射至金属表面，一个53 普朗克常数的测定遏止电势差和入射光频率的关系O6 6 相对论能量和动量关系（2）粒子性：（光电效应等）（1）波动性：光的干涉和衍射 光子 描述光的 粒子性 描述光的 波动性7 19201920年，美国物理学家康普顿在观察X X 射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生了变化的成分散射束中除了有与入射束波长 0 相同的射线，还有波长 0 的射线.81.实验结果（相对强度）（波长）1 波长的偏移()与散射角有关.2 与散射物体无关.92 经典理论的困难 按经典电磁理论，带电粒子受到入射电磁波的作用而发生受迫振动，从而向各个方向辐射电磁波，散射束的频率应与入射束频率相同，带电粒子仅起能量传递的作用.可见，经典理论无法解释波长变长的散射线.10 物理模型 入射光子（X X 射线或 射线）能量大.3 量子解释范围为：光子电子电子光子1111 电子反冲速度很大，用相对论力学处理.电子热运动能量 ，可近似为静止电子.固体表面电子束缚较弱，视为近自由电子.光子电子电子光子1212 (1)入射光子与散射物质中束缚微弱的电子弹性碰撞时，一部分能量传给电子，散射光子能量减少，频率下降、波长变大.4 定性分析 (2)光子与原子中束缚很紧的电子发生碰撞，近似与整个原子发生弹性碰撞时，能量不会显著减小，所以散射束中出现与入射光波长相同的射线.135 定量计算动量守恒能量守恒1415 康普顿波长 康普顿公式1616 散射光波长的改变量 仅与 有关.散射光子能量减小4 结论