光电效应、康普顿效应.ppt
《光电效应、康普顿效应.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光电效应、康普顿效应.ppt(52页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于光电效应、康普顿效应现在学习的是第1页,共52页现在学习的是第2页,共52页用弧光灯照射擦得很用弧光灯照射擦得很亮的锌板,亮的锌板,(注意用注意用导线与不带电的验导线与不带电的验电器相连),电器相连),使验电使验电 器张角增大到约为器张角增大到约为 30度时,再用与丝绸磨度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指锌板,则验电器的指针张角会变大。针张角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电表明锌板在射线照射下失去电子而带正电现在学习的是第3页,共52页 当光线照射在金属表面时,金属中有电当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为子逸出的现象,称为
2、光电效应光电效应。逸出的逸出的电子称为电子称为光电子光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电子定向移动形成的电流叫光电流光电流 现在学习的是第4页,共52页光照不变,增大光照不变,增大UAK,G表中电流达表中电流达到某一值后不再增大,即达到饱和到某一值后不再增大,即达到饱和值。值。因为光照条件一定时,因为光照条件一定时,K发射的电子数发射的电子数目一定。目一定。实验表明:实验表明:入射光越强,饱和电流越大,单位时间内发射的光电入射光越强,饱和电流越大,单位时间内发射的光电子数越多。子数越多。VGAK阳极阳极阴极阴极现在学习的是第5页,共52页:使光电流减小到零的反向电压:使光电流减小到零的反向电
3、压v加反向电压,如右图所示:加反向电压,如右图所示:光电子所受电场力方向与光电子速光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反,光电子作减速运动。度方向相反,光电子作减速运动。若若c221eUvmcecv速率最大的是U=0时,时,I0,因为电子有初速度因为电子有初速度则则I=0,式中,式中UC为为遏止电压遏止电压(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压EEUFKA现在学习的是第6页,共52页IIsUaOU黄光(黄光( 强)强)黄光(黄光( 弱)弱)光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流蓝光蓝光Ub(2)存在存在遏止电压和截止频
4、率遏止电压和截止频率VGAK阳极阳极阴极阴极现在学习的是第7页,共52页实验表明实验表明: 改变是,改变是,(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率c221eUvmcea.存在存在遏止电压遏止电压GVAK阳极阳极阴极阴极现在学习的是第8页,共52页经研究后发现:经研究后发现:b.存在存在截止频率截止频率 (2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率现在学习的是第9页,共52页实验结果:即使入射光的强度非常实验结果:即使入射光的强度非常微弱,微弱,电流表指针也几乎电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。是随着入射光照射就立即偏转。更精确的研究推知,光电子发射所经更精确的研究推
5、知,光电子发射所经过的时间不超过过的时间不超过10109 9 秒秒(这个现象(这个现象一般称作一般称作“光电子的瞬时发射光电子的瞬时发射”)。)。光电效应在极短的时间内完成 (3)具有瞬时性具有瞬时性VAK阳极阳极阴极阴极现在学习的是第10页,共52页: 现在学习的是第11页,共52页 以上三个结论都与实验结果相矛盾的,所以以上三个结论都与实验结果相矛盾的,所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。无法用经典的波动理论来解释光电效应。使电子脱离某种金属所做功的最小值,叫做这种金属的逸出功逸出功。光越强,逸出的电子数越多,光电流也就越大。光越强,逸出的电子数越多,光电流也就越大。光越强,光电子的初
6、动能应该越大,所以遏止电压光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电压UC应与应与光的强弱有关。光的强弱有关。不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可获得足够能量不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可获得足够能量从而逸出表面,不应存在截止频率。从而逸出表面,不应存在截止频率。如果光很弱,按经典电磁理论估算,电子需几分钟到十几如果光很弱,按经典电磁理论估算,电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量,这个时间远远大分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量,这个时间远远大于于10 S。-9实验表明实验表明:对于一定颜色对于一定颜色(频率频率)的光的光, 无无论光的强弱如何论光的强弱如何,
7、遏止电压是一样的遏止电压是一样的.温度不很高时,电子不能大量逸出,是由于受到金属表温度不很高时,电子不能大量逸出,是由于受到金属表面层的引力作用,电子要从金属中挣脱出来,必须克服面层的引力作用,电子要从金属中挣脱出来,必须克服这个引力做功。这个引力做功。现在学习的是第12页,共52页光本身就是由一个个不可分割光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为的能量子组成的,频率为的的光的能量子为光的能量子为h。这些能量子。这些能量子后来被称为后来被称为光子光子。爱因斯坦的光子说爱因斯坦的光子说hE 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发,他提出:启发,他提出:现
8、在学习的是第13页,共52页2.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程:AEhkAhEk或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 A221cekvmE 一个电子吸收一个光子的能量一个电子吸收一个光子的能量h后,一部分能量用后,一部分能量用来克服金属的逸出功来克服金属的逸出功,剩下的表现为逸出后电子的初,剩下的表现为逸出后电子的初动能动能Ek,即:,即:现在学习的是第14页,共52页3.3.光子说对光电效应的解释光子说对光电效应的解释爱因斯坦方程表明,光电子的初动能爱因斯坦方程表明,光电子的初动能E Ek k与入与入射光的频率成线性关系,与光强无关。只有当射光的频率成线
9、性关系,与光强无关。只有当hh 时,才有光电子逸出,时,才有光电子逸出, 就是光电效应就是光电效应的截止频率。的截止频率。hAc电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能量的时间,光电流自然几乎是瞬时发生的。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。时产生的光电子多,因而饱和电流大。现在学习的是第15页,共52页由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效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应的实验规律, ,荣获荣获192119
10、21年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。 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。学家们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。 美国物理学家密立根,花了十年时间做了美国物理学家密立根,花了十年时间做了“光电效应光电效应”实验,实验,结果在结果在1915年证实了爱因斯坦方程,年证实了爱因斯坦方程,h 的值与理论值完全一的值与理论值完全一致,又一次证明了致,又一次证明了“光量子光量子”理论的正确。理论的正确。现在学习的是第16页,共52页爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效应光电效应的的理论
11、解释和对理论解释和对理论物理学理论物理学的的贡献贡献获得获得1921年诺贝尔物理年诺贝尔物理学奖学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光光电效应电效应,特别是通过著名的油,特别是通过著名的油滴实验,证明电荷有最小单位。滴实验,证明电荷有最小单位。获得获得19231923年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。现在学习的是第17页,共52页思考与讨论思考与讨论ceUAhcceKeUvm:E221因为可得代入AhEk现在学习的是第18页,共52页放大器放大器控制机构控制机构K1K2K3K4K5KA。现在学习的是第19页,共52页应 用 光电管光电源电流计IAK现在学习的是第20页,共52页
12、 康普顿效应康普顿效应现在学习的是第21页,共52页1.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,因而传播方向发生因而传播方向发生改变改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射光的散射2.2.康普顿效应康普顿效应 1923年康普顿在做年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验射线通过物质散射的实验时,发现散射线中除有与入射线波长相同的射线时,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,其波长的改外,还有比入射线波长更长的射线,其波长的改变量与散射角变量与散射角有关,而与入射线波长有关,而与入射线波长 和散射物质都和散射物质都无关无关。现在学习
13、的是第22页,共52页3.3.康普顿散射的实验装置与规律:康普顿散射的实验装置与规律:晶体晶体 光阑光阑X 射线管射线管探探测测器器X 射线谱仪射线谱仪 石墨体石墨体(散射物质散射物质)j 0散射波长散射波长 现在学习的是第23页,共52页 按经典电磁理论:按经典电磁理论: 如果入射如果入射X光是某光是某 种波长的电磁波,种波长的电磁波, 散射光的波长是散射光的波长是 不会改变的!不会改变的!现在学习的是第24页,共52页康普顿散射曲线的特点:康普顿散射曲线的特点: a.除原波长除原波长 0外出现了移向长波外出现了移向长波方向的新的散射波长方向的新的散射波长 。 b.新波长新波长 随散射角的增
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光电效应 康普顿 效应
限制150内