单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一课时、光电效应,2、光的粒子性,一、光电效应,物体在光的照射下放射电子的现象叫光电效应，放射出来的电子叫光电子。,1、,光电效应:,2、光电管:,利用光电效应制成的一种光学元件，它的作用是把光信号转变为电信号,二、光电效应的试验规律,试验装置,二、光电效应的试验规律,二、光电效应的试验规律,1存在饱和电流,光照不变，增大UAK，G表中电流到达某一值后不再增大，即到达饱和值。,由于光照条件确定时，K放射的电子数目确定。,试验说明：,在光的颜色不变的状况下，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内放射的光电子数越多。,阳极,阴极,二、光电效应的试验规律,(2),存在遏止电压和截止频率,二、光电效应的试验规律,试验说明:对于确定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.光的频率 转变时，遏止电压也会转变。,a.,存在遏止电压,U,C,光电子的,最大初动能,只与,入射光的频率,有关，与入射光的强弱无关。,阳极,阴极,(2),存在遏止电压和截止频率,二、光电效应的试验规律,阳极,阴极,b.,对于每种金属，都相应确定的,截止频率,c,。,当入射光频率,c,时，电子才能逸出金属面；,(2),存在遏止电压和截止频率,二、光电效应的试验规律,(3),具有瞬时性,阳极,阴极,只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针就立刻偏转。,光电子放射所经过的时间不超过109 秒,光电效应在极短的时间内完成,二、光电效应的试验规律,光电效应的规律,1、任何一种金属，都存在极限频率,0,，,只有当入射光,0,，才能发生光电效应,2、光电流随入射光强度的增大而增大,3、光电子的最大初动能,E,k,与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大,4、光电效应的发生几乎是瞬时的,tW0时，才有光电子逸出，就是光电效应的截止频率。,电子一次性吸取光子的全部能量，不需要积存能量的时间，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。,三,.,爱因斯坦的光量子假设,由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明白光电效应的试验规律,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成认，由于它完全违反了光的波动理论。,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”试验，结果在1915年证明白爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全全都，又一次证明白“光量子”理论的正确。,三,.,爱因斯坦的光量子假设,爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的奉献获得1921年诺贝尔物理学奖,密立根由于争论根本电荷和光电效应，特殊是通过著名的油滴试验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖,。,四、光电效应在近代技术中的应用,放大器,控制机构,可以用于自动把握，自动计数、自动报警、自动跟踪等。,1.,光控继电器,可对微弱光线进展放大，可使光电流放大105108 倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。,2.,光电倍增管,典例精讲,例题：由密立根试验(Uc和v的关系)计算普朗克常量,很难测,E,k,，怎样改成,U,c,与,v,、,W,0,关系？提示：,E,k,=,eU,c,由图象求参数的方法：,电源电动势和内阻直接求参数,用图象求平均值,随堂演练,第2课时、康普顿散射,2、光的粒子性,一、康普顿效应,1.,光的散射,光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生转变,这种现象叫做光的散射,2.,康普顿效应,1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的试验时，觉察：散射线中除有与入射线波长一样的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的转变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。,一、康普顿效应,康普顿正在测晶体对,X,射线的散射,按经典电磁理论：,假设入射X光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会转变的！,二,.,康普顿效应解释中的疑难,1.,经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难,依据经典电磁波理论，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，所以它所放射的散射光频率应等于入射光频率。,无法解释波长转变和散射角关系。,2.,光子理论对康普顿效应的解释,假设光子和外层电子相碰撞，光子有一局部能量传给电子，散射光子的能量削减，于是散射光的波长大于入射光的波长。,假设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，依据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。,由于碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长转变和散射角有关。,二,.,康普顿效应解释中的疑难,三.康普顿散射试验的意义,1.,有力地支持了爱因斯坦,“光量子”,假设；,2.首次在试验上证明白“光子具有动量”的假设；,3.证明白在微观世界的单个碰撞大事中，动量和能量守恒定律照旧是成立的。,康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，始终认为散射光频率的转变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才生疏到还要用动量守恒。,康,普,顿,效,应,康,普,顿,效,应,康普顿,1927,年获诺贝尔物理学奖,(,1892-1962,),美国物理学家,三.康普顿散射试验的意义,三.康普顿散射试验的意义,19251926,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.吴有训对争论康普顿效应的奉献,1923年,参与了觉察康普顿效应的争论工作.,对证明康普顿效应作出了,重要奉献。,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,四,.,光子的动量,光子的动量,动量和能量是描述,粒子,的,频率和波长是用来描述,波,的,四,.,光子的动量,1.在演示光电效应的试验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如以下图，,这时,(),A.,锌板带正电，指针带负电,B.,锌板带正电，指针带正电,C.,锌板带负电，指针带正电,D.,锌板带负电，指针带负电,B,随堂演练,随堂演练,2、,3、如以下图，当开关s断开时候，用光子能量为2.5ev的一束光照射阴极K时，觉察电流表示数不为零。闭合开关，调整滑动变阻器的滑片，觉察当电压表示数小于0.6V时，电流表示数仍不为零；电压表示数大于或等于0.6V时，电流表示数为零，求此时间电子的最大初动能和该阴极材料的逸出功。,随堂演练,随堂演练,4、在做光电效应的试验时，某金属被光照射发生了光电效应，试验测得光电子的最大初动能EK与入射光的频率的关系如图，由图可求出 ,A、该金属的极限频率和极限波长,B、普朗克常量,C、该金属的逸出功,D、单位时间逸出的电子数,