高中物理选修--光的粒子性课件 43页

光的粒子性\n人类对光的本性的认识过程。光是微粒光沿直线传播光是波光的干涉光的衍射光的偏振光的多普勒效应惠更斯光线光的反射\n光的干涉光的衍射光的偏振光的多普勒效应\n光的干涉光的衍射（绕射）光的偏振光的多普勒效应\n菲涅尔光的干涉光的衍射（绕射）光的偏振光的多普勒效应\n光的干涉光的衍射（绕射）光的偏振光的多普勒效应\n光的干涉光的衍射（绕射）光的偏振光的多普勒效应\n麦克斯韦根据其电磁场理论提出：光是一种电磁波\n到了十九世纪末，绝大多数物理学家确信：光是波\n表明锌板在紫外线照射下失去电子而带正电\n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。1887年，赫兹发现光电效应\n光线照在阴极上，便有电子逸出——光电子。光电子在电场加速下运动形成电流——光电流。光电效应实验阴极阳极石英窗AK电场的作用——促进电子收集。饱和光电流——跑出来的都到阳极了\n光电效应的实验规律1．饱和光电流强度与入射光强度成正比。光强：单位时间射到单位面积上能量多少.\n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称为遏止电压。遏止电压阳极阴极AK最大初动能\n光电效应的实验规律2．存在着遏止电压遏止电压与光强无关，与入射光的频率正相关。光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大。\n3．截止频率νc----极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc.当入射光的频率ν<νc时，无论光强多大也没有电子逸出金属表面.光电效应的实验规律\n4．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.光电效应的实验规律\n光电效应的实验规律1．饱和光电流强度与入射光强度成正比2．入射光频率增大，遏止电压增大（光电子的最大初动能增大）3．截止频率νc----极限频率4．光电效应是瞬时的\n用波动说来解释光电效应光是电磁波变化的电场自由电子受电场的作用而振动获得能量飞出来经时间t后\n光照强经较短时间，电子就能获得足够能量飞出来光照弱经较长时间，电子才能获得足够能量飞出来无法解释极限频率的存在.无法解释光电效应的瞬时性.无法解释遏止电压与光强无关的情况.光波不行\nletmeshishi!\n爱因斯坦的光量子假设频率为ν的光是由大量能量为E=hν的光子组成的粒子流。光子以光速运动。电子获得能量金属的逸出功W0研究最表面的电子OK!sorry!金属\n爱因斯坦光电效应方程金属表面的电子要想逸出成为自由电子，必须克服原子核的吸引力做功，称为逸出功W0光电效应的能量转化过程遵循光电子的最大初动能。金属表面的电子直接逸出时的动能。其它电子逸出动能小于它。\n爱因斯坦对光电效应的解释：1．饱和光电流强度与入射光强度成正比1.光强越大，则单位时间内入射单位面积的光子数越多，打出来的光电子也越多，所以饱和光电流也越大。N：单位时间照射到单位面积上的光子数\n2．入射光频率增大，遏止电压增大（光电子的最大初动能增大）爱因斯坦对光电效应的解释：2.从光电效应方程可以看出光电子初动能和入射光的频率成线性关系。\n斜率k是\n由图可知，该金属的逸出功是多少？图中直线的斜率的物理意义是什么？请画出另一极限频率更大的金属的光电效应图线？\n图线的斜率和截距表示什么？\n3．截止频率νc----极限频率爱因斯坦对光电效应的解释：3.入射光频率小，则光子能量小，由于反应时间极短，光子能量无法积累，因此，频率小于极限频率的光无论多强也打不出光电子。发生光电效应的条件：ν>νc\n4．光电效应是瞬时的爱因斯坦对光电效应的解释：4.电子只要吸收一个能量足够的光子就可以从金属表面逸出，不需时间累积，瞬时产生光电流。\n为什么强弱黄光产生的饱和光电流不同？为什么强弱黄光需要的遏止电压相同？为什么蓝光与黄光需要的遏止电压不同？\n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。密立根为了证明爱因斯坦错了，花了十年时间做“光电效应”实验。结果是，利用爱因斯坦光电效应方程测量的h值与理论值符合得极好！\n爱因斯坦（1879—1955）由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖．密立根（1868—1953）由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位．获得1923年诺贝尔物理学奖．\n光电效应现象证明了光子的存在，表明光不仅具有波动性，还可以表现出很强的粒子性。\n康普顿效应1．光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．\n1923年,康普顿在做X射线通过物质时被散射的实验时，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有关，而与入射线波长和散射物质都无关．2．康普顿效应散>入\n根据经典电磁理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以散射光波长应等于入射光波长。散>入\n光子理论对康普顿效应的解释康普顿效应是光子和电子发生弹性碰撞的结果2、若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。1、若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。\n光子的动量\n碰撞后光子动量变小，表现为波长变长，这就是光子散射的康普顿效应。\n康普顿效应的意义（1）证实了爱因斯坦“光子说”；（2）证实了“光子具有动量”；（3）证实了在微观世界的碰撞中，动量守恒定律和能量守恒定律仍然成立.光的粒子性\n康普顿(1892-1962)1927年获诺贝尔物理学奖\n