高中物理 物理课中若干近代物理问题课件 粤教版选修3

若干近代物理问题中学课程里一、光电效应与康普顿散射

1.在光电伏安特性曲线中,当外电压稍微正于遏止电压–V0时,光电流为什么不垂直地上升到它的饱和值?

如果光子能量距红限不远,光电子能量差别不大,但方向有分布。电极形状的影响：2.为什么入射光子是单色的，射出的电子有能量分布？温度影响不大：常温102K~10–2eV

逸出功~eV

>>kT

当光子能量大于逸出功很多时，有可能将金属中导带里费米面以下较深的电子打出来，形成较宽的速率分布。

金属内部的电子到达表面前曾因碰撞而损失能量？

有时把光电效应中电子也称为自由电子,这与康普顿散射中的自由电子的概念是不同的。在光电效应中的电子是金属导带中电子，在金属中不束缚于任何原子，是公有化的。但它们却束缚在金属内部，只有获得一定的能量才能从金属中逸出。

说参与康普顿散射的电子是自由电子，因为它们与靶物质的结合能远小于X射线光子的能量，可以忽略不计。

光子与自由电子碰撞，若电子只吸收而不发射光子，将违背能量和动量守恒。光电效应中电子束缚于金属，将动量传递给整个金属阴极，只吸收而不发射光子不会违背能量和动量守恒。

3.在光电效应中电子可以只吸收而不发射光子,为什么在康普顿散射中的电子不能？

4.可以用可见光进行康普顿散射实验吗？康普顿散射的散射光与入射光的波长差是固定的

C=0.00241nm.若用可见光做康普顿散射实验,一方面光子与电子的结合能同量级,电子不能看成是自由的；其次,散射光的波长差比入射光小五个数量级,无法分辨。所以不能用可见光做康普顿散射实验。二、波粒二象性

德布罗意波(1924)海森伯不确定度关系

海森伯不确定度关系

=>粒子被禁锢的空间范围越小，其动量和能量就越高。

例如，若电子禁锢在原子核内(x

~

10–14m),则

Ek=cp

~

18MeV

m

ec

2=0.5MeV，

电子不可能在核内稳定存在。位置与速度不能同时确定，就不能谈轨迹。电视机显像管里电子的轨迹，威耳孙云室显示质子的径迹，是什么意思？如果允许x

10

–9m，电子速度不确定度v

10

5m/s，设电子能量~100eV,v

~610

6m/s，v

v,可忽略。于是可以近似地有“轨迹”的概念。对于质子，v

小三个数量级以上，更没有问题。

电子的双缝干涉实验

思想实验(gedankenexperiment)

(1)子弹双缝实验

概率P12(x)=P1(x)+P2(x)(2)水波双缝实验

缝1和缝2单独开放时的强度

I1(x)=A1*(x)A1(x)=A1(x)2

I2(x)=A2*(x)A2(x)=A2(x)2

两缝同时开放时的强度

I12=A1(x)+A2(x)2=A1(x)2+A2(x)2+2A1(x)A2(x)cos[φ1(x)+2(x)]=I1(x)+I2(x)+2I1(x)I2(x)cos[φ1(x)+φ2(x)](3)电子双缝实验

单个电子的落点似乎是随机的；大量电子长时间的平均有确定的概率分布：P12(x)≠P1(x)+P2(x)有干涉条纹1976年Merli等人的实验结果

P.G.Merli,G.F.Missiroli,G.Pozzi,

Am.J.Phys.,44(1976),306.

追踪电子！

(R.Feynman)设法不干扰电子(1)减弱光源电子漏网(2)降低频率衍射斑重叠只发射一个