光电效应康普顿效应精选课件.ppt
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1、关于光电效应康普顿效应1第一页,本课件共有33页光电效应是在光电效应是在1888年,赫兹做验证电磁波的实验中年,赫兹做验证电磁波的实验中发现的。发现的。一、光电效应一、光电效应 当光照射到金属表面上时,有电子从金属表面逸出,当光照射到金属表面上时,有电子从金属表面逸出,这种现象称为这种现象称为光电效应光电效应。逸出的电子称为。逸出的电子称为光电子光电子。由于金属表面的电子吸收外界的光子,由于金属表面的电子吸收外界的光子,克服金属的克服金属的束缚而逸出金属表面的现象。束缚而逸出金属表面的现象。外光电效应外光电效应内光电效应内光电效应、现象、现象一些晶体或半导体在受到光照时,其内部的原子释放一些晶
2、体或半导体在受到光照时,其内部的原子释放的光电子仍留在材料内部,使材料的导电性增强,这被称的光电子仍留在材料内部,使材料的导电性增强,这被称为内光电效应。为内光电效应。2第二页,本课件共有33页研究光电效应主要是要解决以下问题:研究光电效应主要是要解决以下问题:)当光照射到金属表面时,从金属表面逸出来的光电子当光照射到金属表面时,从金属表面逸出来的光电子数和什么因素有关;数和什么因素有关;)光电子的初动能由什么因素决定;光电子的初动能由什么因素决定;)产生光电子的条件是什么;产生光电子的条件是什么;)如何从理论上解释光电效应。如何从理论上解释光电效应。3第三页,本课件共有33页石英窗石英窗 光
3、线经石英窗照光线经石英窗照在光电管的阴极上,在光电管的阴极上,就有电子从阴极表面就有电子从阴极表面逸出逸出光电子。光电子。光电子在电场的光电子在电场的作用下向阳极运动,作用下向阳极运动,形成形成光电流光电流光电流光电流。2、光电效应的实验规律、光电效应的实验规律阳阳极极阴阴极极AV4第四页,本课件共有33页光电效应的实验规律:光电效应的实验规律:光电效应的实验规律:光电效应的实验规律:)光电流与入射光强的关系)光电流与入射光强的关系饱和光电流强度与入射光饱和光电流强度与入射光强度成正比。强度成正比。所以,所以,单位时间从金属表面逸出的总的光电子数与单位时间从金属表面逸出的总的光电子数与入射光强
4、成正比。入射光强成正比。5第五页,本课件共有33页)光电子初动能与入射光频率的关系)光电子初动能与入射光频率的关系 当当 K、A 间加反向电压,光间加反向电压,光电子克服电场力作功电子克服电场力作功。当当逸出时逸出时初速度最大的光电子也不能到达初速度最大的光电子也不能到达阳极,阳极,光电流光电流就就为为0,满足:,满足:光电流恰为光电流恰为0时所加的反向时所加的反向电压电压 Ua 称为称为截止电压截止电压。截止电压的大小反映光电子初动能的大小。截止电压的大小反映光电子初动能的大小。6第六页,本课件共有33页实验表明:实验表明:式中式中 K 和和U0 都是正数,都是正数,K 是一是一个普适恒量,
5、不随金属的种类而变;个普适恒量,不随金属的种类而变;U0对同一种金属是一个恒量,不同金对同一种金属是一个恒量,不同金属属U0的值不同,即与金属的种类有关。的值不同,即与金属的种类有关。表明:表明:光电子逸出时的最大初动能随入射光的频率线性增加,光电子逸出时的最大初动能随入射光的频率线性增加,而与入射光的强度无关。而与入射光的强度无关。7第七页,本课件共有33页3)产生光电效应的条件(截止频率)产生光电效应的条件(截止频率 0 红限)红限)对于每种金属材料,都相应的有一确定的截止频率对于每种金属材料,都相应的有一确定的截止频率 0。所以,当入射光频率所以,当入射光频率 0 时,电子才能逸出金属表
6、时,电子才能逸出金属表面。面。0 称为光电效应的称为光电效应的红限。红限。而当入射光频率而当入射光频率 0 时,无论光强多大也无电子时,无论光强多大也无电子逸出金属表面。逸出金属表面。)光电效应是瞬时的。)光电效应是瞬时的。要产生光电效应,必须有:要产生光电效应,必须有:截止频率与截止频率与材料有关材料有关与与光强无关。光强无关。当光照射到金属表面上时,几乎立即就有光电子逸出。当光照射到金属表面上时,几乎立即就有光电子逸出。从光开始照射,到光电逸出所需时间从光开始照射,到光电逸出所需时间 0 时,电子才能逸出金属表面,产时,电子才能逸出金属表面,产生光电效应。生光电效应。不同金属具有不不同金属
7、具有不同的截止频率。同的截止频率。12第十二页,本课件共有33页 )光电效应瞬时性的解释)光电效应瞬时性的解释光子与电子发生作用时,光子与电子发生作用时,光子一次性将光子一次性将h 的的能量能量 交给电子交给电子。只要光子频率大于截止频率,电子就能立即。只要光子频率大于截止频率,电子就能立即逸出金属表面,无需积累能量的时间,与光强无关。逸出金属表面,无需积累能量的时间,与光强无关。金属内电子吸收一个光子可以释放一个光电子。光金属内电子吸收一个光子可以释放一个光电子。光强越大,光电子越多,光电流越大。强越大,光电子越多,光电流越大。)光电流正比于光强的解释)光电流正比于光强的解释h 。光强正比于
8、单位时间流过单位面积的光子数。光强正比于单位时间流过单位面积的光子数。光强越大,光子数越多。光强越大,光子数越多。13第十三页,本课件共有33页一般处理光电效应的问题,要用到以下几个关系:一般处理光电效应的问题,要用到以下几个关系:(爱因斯坦光电效应方程)(爱因斯坦光电效应方程)截止电压与入射光截止电压与入射光强无关,而与入射光频强无关,而与入射光频率具有线性关系。率具有线性关系。14第十四页,本课件共有33页例:例:铂的逸出功为铂的逸出功为6.3eV,求求:铂的截止频率铂的截止频率 0。解:解:例:例:钾的截止频率钾的截止频率 0=4.62 1014Hz,以波长以波长=435.8nm的的光照
9、射,光照射,求求:钾放出光电子的初速度。钾放出光电子的初速度。解:解:15第十五页,本课件共有33页 光在传播过程中表现出波动性,如干涉、衍射、偏振现光在传播过程中表现出波动性,如干涉、衍射、偏振现象。象。光在与物质发生作用时表现出粒子性光在与物质发生作用时表现出粒子性 h ,如光电,如光电效应,康普顿效应。效应,康普顿效应。、光的波粒二象性、光的波粒二象性、光的波粒二象性、光的波粒二象性 相对论能量和动量关系相对论能量和动量关系 光子光子 光子能量和动量为:光子能量和动量为:上两式左边是描写粒子性的上两式左边是描写粒子性的 、P;右边是描写波动;右边是描写波动性的性的 、。h 将光的粒子性与
10、波动性联系起来。将光的粒子性与波动性联系起来。波粒二象性是客观物质的共同属性。波粒二象性是客观物质的共同属性。16第十六页,本课件共有33页 经典物理解释光电效应遇到的困难在于它仅看到了经典物理解释光电效应遇到的困难在于它仅看到了光的波动性,爱因斯坦在光与物质相互作用的过程中应光的波动性,爱因斯坦在光与物质相互作用的过程中应用了光的粒子性,因而成功地解决了这个难题。用了光的粒子性,因而成功地解决了这个难题。历史上牛顿也是把光看成粒子流的,但是他的历史上牛顿也是把光看成粒子流的,但是他的“粒子粒子”模型不对。模型不对。光的波粒二象性光的波粒二象性光具有波动性,又有粒子性,即具有波粒二象性。光具有
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