光谱分析在科学技术中应用

1、关于光谱分析在科学技术中的应用第一张，PPT共四十四页，创作于2022年6月光的本性1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1801托马斯杨双缝干涉实验1814菲涅耳衍射实验赫兹电磁波实验1888赫兹发现光电效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理.第二张，PPT共四十四页，创作于2022年6月2.2涅槃凤凰再飞翔第三张，PPT共四十四页，创作于2022年6月用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。一、光电效应现象表

2、明锌板在射线照射下失去电子而带正电第四张，PPT共四十四页，创作于2022年6月用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一.光电效应的实验规律第五张，PPT共四十四页，创作于2022年6月1.什么是光电效应 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。一.光电效应的实验规律光电子定向移动形成的电流叫光电流 第六张，PPT共四十四页，创作于2022年6月一.光电效应的实验规律2.光电效应实验规律（1）

3、存在饱和电流光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。阳极阴极第七张，PPT共四十四页，创作于2022年6月：使光电流减小到零的反向电压+ + + + + + 一 一 一 一 一 一v加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若最大的初动能U=0时，I0，因为电子有初速度则I=0，式中UC为遏止电压一.光电效应的实验规律(2)存在遏止电压和截止频率a.存在遏止电压UCEEUFKA第八张，PPT共四十四页，创作于2022年

4、6月IIsUaOU黄光（ 强）黄光（ 弱）光电效应伏安特性曲线遏止电压饱和电流一.光电效应的实验规律兰光Ub(2)存在遏止电压和截止频率阳极阴极第九张，PPT共四十四页，创作于2022年6月实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率 改变是，遏止电压也会改变。一.光电效应的实验规律(2)存在遏止电压和截止频率a.存在遏止电压UC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。阳极阴极第十张，PPT共四十四页，创作于2022年6月经研究后发现：一.光电效应的实验规律b.存在截止频率c对于每种金属，都相应确定的截止频率c 。 当入射光频率 c

5、时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率 W0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。三.爱因斯坦的光量子假设第十九张，PPT共四十四页，创作于2022年6月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

6、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。三.爱因斯坦的光量子假设第二十张，PPT共四十四页，创作于2022年6月爱因斯坦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。第二十一张，PPT共四十四页，创作于2022年6月放大器控制机构 可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。四.光电效应在近代技术中的应用1.光控继电器可对微弱光线进行放大，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.

7、光电倍增管第二十二张，PPT共四十四页，创作于2022年6月应 用光电管光电源电流计IAK第二十三张，PPT共四十四页，创作于2022年6月 康普顿效应第2课时2.2涅槃凤凰再飞翔第二十四张，PPT共四十四页，创作于2022年6月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。一.康普顿效应第二十五张，PPT共四十四页，创作于2022年6月3.康普顿散射的实验装

8、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)j0散射波长一.康普顿效应第二十六张，PPT共四十四页，创作于2022年6月康普顿正在测晶体对X 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！一.康普顿效应第二十七张，PPT共四十四页，创作于2022年6月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，称为康普顿散射。波长的偏移为=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj.o（A）0.7000.750波长.0一.康普顿效应第二十八张，PPT

9、共四十四页，创作于2022年6月称为电子的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=2.4110-3nm（实验值）一.康普顿效应第二十九张，PPT共四十四页，创作于2022年6月1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难二.康普顿效应解释中的疑难 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。第三

10、十张，PPT共四十四页，创作于2022年6月2.光子理论对康普顿效应的解释二.康普顿效应解释中的疑难 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。第三十一张，PPT共四十四页，创作于2022年6月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

11、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。三.康普顿散射实验的意义第三十二张，PPT共四十四页，创作于2022年6月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1927第三十三张，PPT共四十四页，创作于2022年6月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.吴有训对研究康普顿效应的贡献1923年,参加了发

12、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） 吴有训三.康普顿散射实验的意义第三十四张，PPT共四十四页，创作于2022年6月四.光子的动量第三十五张，PPT共四十四页，创作于2022年6月动量能量是描述粒子的,频率和波长则是用来描述波的第三十六张，PPT共四十四页，创作于2022年6月光的粒子性一、光电效应的基本规律小结1.光电效应现象2.光电效应实验规律 对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应； 当入射光的

13、频率大于极限频率时，光电流的强度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，只随着入射光的频率增大而增大；入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒. 第三十七张，PPT共四十四页，创作于2022年6月（3）光子说对光电效应的解释（2）爱因斯坦的光电效应方程三、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：二、光电效应解释中的疑难第三十八张，PPT共四十四页，创作于2022年6月1.在演示光电效应的实验中，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.

14、锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电B练习第三十九张，PPT共四十四页，创作于2022年6月2.一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( )A.延长光照时间B.增大光束的强度C.换用红光照射D.换用紫光照射D练习第四十张，PPT共四十四页，创作于2022年6月4. 能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J，已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼的光子数至少为 个，恰能引起人眼的感觉.练习3第四十一张，PPT共四十四页，创作于2022年6月5.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练习D第四十二张，PPT共四十四页，创作于2