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文档简介

1、2.3康普顿效应及其解释学案【学习目标】(1)了解什么是康普顿效应。(2 )知道光子是具有动量的,并了解光子动量的表达式。(3) 了解康普顿效应用光的电磁理论解释遇到的困难,了解康普顿是如何解释康普顿效应的。【学习重点】康普顿效应及其解释【知识要点】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。(2)康普顿效应1923 年康普顿在做X射线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。(3)康普顿散射的实验装置与规律:按经典电磁理论

2、: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!散射中出现=/.0的现象,称为康普顿散射。康普顿散射曲 线的特点: 除原波长-0外出现了移向长波 方向的新的散射波长 新波长随散射角的增大而增大。波长的偏移为二波长的偏移只与散射角有关,而与散射物质种类及入射的无关,_ _,0 =,c (1 - cos)c = 0.0241?=2.41 X 10-3 nm (实验值)称为电子的Compton波长只有当入射波长o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。(4)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

3、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的关系。(5 )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。(6 )康普顿散射实验的意义 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设 首次在实验上证实了 “光子具有动量”的假设;证

4、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。(7)光子的能量和动量E 二 me2E 二 h说明:动量能量是描述粒子的,频率和波长则是用来描述波的hvm 2ehvh hP = mc= *e = e e【达标训练】1、光照射到金属表面上,能使金属中的从表面逸出,这种现象称之为,逸出的电子也叫 ,使电子脱离金属表面所做的功的最小值叫 ,这种现象说明光具有 性。2、 经典的电磁理论只能解释光是一种,它有、等波特有的现象,但它不能解释光电效应。 爱因斯坦对光电效应的解释是:光本身就是由一个一个不可分割的组成的,每一个光的能量子被称为一个 ,这就是爱因斯坦的 说。3、 爱因斯坦认为,

5、在光电效应中,金属中的电子吸收一个频率为v的光子获得的能量是,这些能量中的一部分用 来克服金属的 ,剩下的表现为逸出的光电 子的,用公式表示为 ,这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。4、 光在介质中与物质微粒相互作用,因而 发生改变,这种现象叫光的。美国物理学家 在研究石墨对 X射线的散射时,发现在散射的 X 射线中,除了与入射波长相同的成份外,还有波长入射波长的成份,这个现象称为康普顿效应。5、 根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程E= m(:和光子能量 = hv ,每个光子的质量是,按照动量的定义,每个光子的动量为 或。所 以光子具有能量、质量、动量,表现出光具有 性。6、在演示光电效应的实验

6、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,验电器指针张开一个角度,如图所示,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7、 对于任何一种金属,必须满足下列哪种条件,才能发生光电效应()A入射光的强度大于某一极限强度B.入射光的波长大于某一极限波长C.入射光照射时间大于某一极限时间D.入射光的频率大于某一极限频率8、某种频率的光射到金属表面上时,金属表面有电子逸出,若光的频率不变而强度减弱, 那么下述结论中正确的是 ()A. 光的强度减弱到某一数值时,就没有电子逸出B .逸出的电子数减少C.逸出的电

7、子数和最大初动能都减小D.逸出的电子最大初动能不变9、用两束频率相同,强度不同的紫外线去照射两种不同金属,都能产生光电效应,则()A. 因入射光频率相同,产生光电子的最大初动能必相同B. 用强度大的紫外线照射时,所产生的光电子的初速度一定大C. 从极限波长较长的金属中飞出的光电子的初速度一定大D. 由强度大的紫外线所照射的金属,单位时间内产生的光电子数目一定多10、 用某一频率的绿光照射某金属时恰好能产生光电效应,则改用强度相同的蓝光和紫光分别照射该金属,下列说法正确的是()A. 用蓝光照射时,光电子的最大初动能比用紫光照射时小B. 用蓝光和紫光照射时,在相同时间内逸出的电子数相同C. 用蓝光

8、照射时,在同 样时间内逸出的电子数目较多D. 用紫光照射时,在同样时间内逸出的电子数目较多11、 关于光电效应的说法中,正确的有()A. 要使光电效应发生,入射光子的能量必须大于原子的电离能B. 极限频率的存在,可以表明电子对光子的吸收是一对一的C. 增大入射光子的能量,光电子的最大初动能必随着增大D. 电子对光子的吸收不存在能量的积累过程12、 已知铯的极限频率为 4.55 X 1014Hz,钠的极限频率为 6.00 X 1014Hz,银的极限频率为1.15 X 1015Hz,铂的极限频率为1.53 X 1015Hz,当用波长为0.375卩m的光照射它们时,可发生光 电效应的是()A.铯B.钠C.银D.铂13、 某种金属的逸出功是1.25eV,为了使它发生光电效应,照射光的频率至少应为多少? 或用可见光照射它,能否发生光电效应?14、 某金属在一束黄光照射下,刚好有电子逸出(即用频率小于黄光的光照射就没有电子逸 出)。在下述情况下,电子的最大初动能及逸出的电子数目会发生什么变化?( 1 )增大光强而不改变光的频率;(2)用一束强度更大的红光代替黄光;(3)用强度相同的紫光代替黄光【达标训练参考答案】2、干涉,衍射,能量子,光子,光子1、电子,光电效应,光电子,逸出功,粒子h v,逸出功,初动能,h v =阳& 4、

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