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1、第二节光电效应 photo electriceffect 一 光电效应 金属表面因受到适当波长的光的照射而有电子逸出的现象称为光电效应 实验装置 光电子 photoelectron 由于光照而逸出的电子 光电子的定向移动形成光电流 photoelectriccurrent 实验规律 当照射光强一定时 i1 U i 再增加U i不变称为饱和光电流 U 0时 i 0 表明电子有一定的初动能 Is 表明从阴极发射的所有电子已全部到达阳极 将U UA UK变为负值 I逐渐减小到0 I 0时 外加的电势差称为遏止电位US stoppingpotential 表明电子的最大初动能全部消耗于克服电场力做功
2、频率不变 照射光越强 光电流越大 i2 i1 i2 光强较强 表明单位时间逸出的光电子数与入射光的强度成正比 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 由 i2 i1 i2 频率较高 用不同频率的光照射 频率越高 US越大 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 由 只有当 0时才能产生光电效应 0称为截止频率 也叫红限 它与阴极的材料有关 0无论光照多么强 照射时间多么长都不能产生光电效应 0无论光照怎样弱 立即发射电子 称为光电效应的瞬时性 Us 实验曲线 各种不同金属斜率相同 截距与金属材料有关 Us与 成线性关系 二 爱因斯坦光子假设 1 光电效应与波动学说的矛盾 2 爱因斯坦的光量子假设
3、 光是由分立的以光速运动着的粒子 光子 photon 组成的 每个光子都具有一定的能量 频率越高 光子的能量越大 光子数目越多 光的强度越大 一个电子一次吸收一个光子 电子吸收一个光子就能获得光子的全部能量 3 爱因斯坦光电效应方程 逸出功 一个电子吸收一个光子的能量 电子的最大初动能 表明 产生光电效应 不产生光电效应 与金属材料有关 光电子的初动能和入射光的频率成线性关系 与光子数 光强 无关 光强I Nh 光强越大 光电子数越多 逸出的光电子越多 光照射到金属上 一个光子的能量立即整个地被电子吸收 因而光电子的发射是即时的 解释Us 实验曲线 对比 各种不同金属斜率相同 截距与金属材料有
4、关 5 爱因斯坦的质能方程 6 光子的质量和动量 光的波粒二象性 光具有波动性也具有粒子性 波动性表现在光的传播过程中 粒子性表现在光的发射和与物质的相互作用过程中 第三节康普顿效应 一 康普顿效应 康普顿效应 Comptoneffect X射线通过物质散射后波长变长的现象 实验装置 实验结果 散射光中除了有波长为 0的X光之外 还有波长 0的成分 散射光强度与散射物质的性质有关 原子量小的物质康普顿散射较强 原子量大的物质康普顿散射较弱 康普顿波长 c 0 00243nm 与散射物质无关 是散射角为900时 散射光波长的改变量 二 康普顿效应的解释 光子与散射物质的作用是光子与电子间的碰撞
5、1 光子与束缚微弱的电子或初速为零的自由电子作弹性碰撞时 波长增大 2 光子与束缚紧密的电子作弹性碰撞时 波长不变 利用能量和动量守恒定律可得 例 光线照射金属表面 临界波长为 0时 该金属的逸出功应为 A h 0B 0 hC h 0 cD hc 0 A h 0 hc 0 D hc 0 例 某金属光电效应的截止频率为 0 受到频率为2 5 0的光照射 那么光电子的最大初动能应为 A 3 5h 0B 2 5h 0C 1 5h 0D h 0 C 1 5h 0 例 某金属的光电效应的红限为 0 受到频率为2 o的光照射 那么光电子的遏止电位差应为 A 2h o eB 3h o eC h o eD 0
6、 5h o e C h o e 例 手术中常用激光的波长为640nm 若某一特殊程序需要能量为0 01J的脉冲 此脉冲包含的光子数约为 h 6 626 10 34 A 3 2 1016B 6 4 1018C 3 2 1018D 6 4 1022 A 3 2 1016 例 波长为500nm的单色光 光子的动量为 h 6 626 10 34 A 3 93 10 19JB 1 33 10 27kg m sC 1 33 10 22kg m sD 3 02 10 27kg m s B 1 33 10 27kg m s 第五节物质的波动性 一 德布罗意物质波假设 法国物理学家德布罗意1924年提出 一切微
7、观粒子 电子 质子和原子也具有波粒二象性 这种与运动的实物粒子相联系的波称为德布罗意波 deBrogliewave 或物质波 二 电子衍射 根据衍射环的距离以及晶格的大小 计算出物质波的波长 结果与德布罗意公式计算出的波长完全符合 例试分别计算 一个动能为50eV的电子 一个质量为5 10 3g 速度为8m s 1的微粒的德布罗意波长 解 例 若电子的德布罗意波的波长为 e 中子的德布罗意波的波长为 n 如果它们的动能均为100eV 那么两种波长的关系为 A B C D 无法确定 C 例 今有两微粒 动能相同 但质量不同 且m1 2m2 它们的德布罗意波长分别为 1和 2 则A 1 2B 1 2 2C D 1 2 2
