《江西省吉安县第三中学高中物理选修3-5：17.2 光的粒子性 课件2 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江西省吉安县第三中学高中物理选修3-5：17.2 光的粒子性 课件2 .pptx（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十七章 波粒二象性 第2节 光的粒子性 人教版选修3 5 导 思 1 光子 光本身就是由一个个不可分 割的能量子组成的 频率为 的光的能量子为h 这些能 量子后来被称为光子 爱因斯坦的光子说 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启 发 他提出 三 爱因斯坦的光电效应方程 议 2 爱因斯坦的光电效应方程 1 光子 或 光电子最大初动能 金属的逸出功 W0 一个电子吸收一个光子的能量h 后 一部分能 量用来克服金属的逸出功WW 0 0 剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek 即 3 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Ek与 入射光的频率成线性关系 与光强无关 只 有当h W0时
2、 才有光电子逸出 就是 光电效应的截止频率 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 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 展 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 荣获1921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 未被物理学家们广泛承认 因为它完全违背了光的波 动理论 4 光电效应理论的验证 美国物理学家密立根 花了十年时间做了 光电效应 实验 结果在1915年证实了爱因斯坦方程 h 的值与 理论值完全一致 又一次证明了 光量子 理论的正 确 爱因斯坦由于对光电效 应
3、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 思考与讨论 评 放大器 控制机构 可以用于自动控制 自动计数 自动报 警 自动跟踪等 1 光控继电器 可对微弱光线进行放大 可使光电流放大 105 108 倍 灵敏度高 用在工程 天文 科 研 军事等方面 2 光电倍增管 四 光电效应在近代技术中的应用 应用 光电管 光 电源 电流计 I A K 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 1923年康普顿在做 X 射线
4、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 四 康普顿效应 2 康普顿效应 议 3 康普顿散射的实验装置与规律 晶体 光阑 X 射线管 探 测 器 X 射线谱仪 石墨体 散射物质 0 散射波长 康普顿正在测晶体康普顿正在测晶体 对对X X 射线的散射射线的散射 按经典电磁理论 如果入射X光是某 种波长的电磁波 散射光的波长是 不会改变的 康普顿散射曲线的特点 a 除原波长 0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 b 新波长 随散射角的增大 而增大 散射中出现 0 的现象 称为康
5、普顿散射 波长的偏移为 0 O 45 O 90 O 135 O o A 0 7000 750 波长 0 称为电子的Compton波长 只有当入射波长 0与 c可比拟时 康普顿效应才显 著 因此要用X射线才能观察到康普顿散射 用可 见光观察不到康普顿散射 波长的偏移只与散射角 有关 而与散射物质种类及 入射的X射线的波长 0 无关 c 0 0241 2 41 10 3nm 实验值 1 经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难 根据经典电磁波理论 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 所以它所发射的散射光频 率应等于入射光频率 无法解释波长改变和散射角关系 五
6、康普顿效应解释中疑难展 2 光子理论对康普顿效应的解释 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 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 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关 所以波长改变和散射角有关 评 1 有力地支持了爱因斯坦 光量子 假设 2 首次在实验上证实了 光子具有动量 的假设 3 证实了在微观世界的单个碰撞事件中 动量 和能量守恒定律仍然是成立的 康普顿的成功也不是一帆风顺的 在他早期的几 篇论文中 一直认为散射
7、光频率的改变是由于 混进 来了某种荧光辐射 在计算中起先只考虑能量守恒 后来才认识到还要用动量守恒 康普顿于1927年获诺贝尔物理奖 六 康普顿散射实验的意义 康普顿 1927年获诺贝尔物理学奖 1892 1962 美国物理学家 康普顿效应 1925 1926年 吴有训用银的X射线 0 5 62nm 为入射线 以15种轻重不同的元素为散射物质 4 吴有训对研究康普顿效应的贡献 1923年 参加了发现康普顿效应的研究工作 对证实康普顿效应作出了 重要贡献 在同一散射角 测量 各种波长的散射光强度 作 了大量 X 射线散射实验 1897 1977 吴有训 七 光子的动量评 动量能量是描述粒子的 频率和波长则是用来描述波的 1 关于光子说的基本内容有以下几点 不正确 的是 A 在空间传播的光是不连续的 而是一份一份的 每一份叫一个光子 B 光是具有质量 能量和体积的物质微粒子 C 光子的能量跟它的频率成正比 D 光子客观并不存在 而是人为假设的 B 2 关于光电效应下述说法中正确的是 A 光电子的最大初动能随着入射光的强度增大 而增大 B 只要入射光的强度足够强 照射时间足够长 就一定能产生光电效应 C 在光电效应中 饱和光电流的大小与入射光 的频率无关 D 任何一种金属都有一个极限频率 低于这个 频率的光不能发生光电效应 D 答案 B 答案 ABC
