光电效应与光的量子说

章波粒二象性2、光电效应与光的量子说3、光的波粒二象性2021/10/101定义：当光(包括不可见光)的照射金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫做光电效应。逸出的电子叫做光电子一.光电效应2021/10/102二.光电效应的实验规律阳极阴极(1)存在截止频率及瞬时性当入射光频率

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时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率

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c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。当入射光频率

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c时，无论光强多弱，光电子总是立刻发射出来。2021/10/103一.光电效应的实验规律阳极阴极（3）光电子的动能与入射光的频率关系实验表明：光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。2021/10/104一.光电效应的实验规律阳极阴极（2）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。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。2021/10/105光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。不存在截止频率二.经典电磁学解释光电效应的疑难(1)存在截止频率问题（3）存在饱和电流(2)瞬时性问题2021/10/1061.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。爱因斯坦的光子说三.爱因斯坦的光量子假设2021/10/1072.爱因斯坦的光电效应方程或——光电子最大初动能

——金属的逸出功

W0一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：三.爱因斯坦的光量子假设2021/10/1083.光子说对光电效应的解释三.爱因斯坦的光量子假设(1)存在截止频率及瞬时性阳极阴极（2）存在饱和电流（3）光电子的动能与入射光的频率关系2021/10/109

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2021/10/1010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。2021/10/1011四.康普顿效应2021/10/10121.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。四.康普顿效应2021/10/10131.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难五.经典电磁学解释康普顿效应的疑难①频率改变问题；②波长改变和散射角关系。2021/10/10142.光子理论对康普顿效应的解释①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。

②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。

③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。五.经典电磁学解释康普顿效应的疑难2021/10/10151.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。六.康普顿散射实验的意义2021/10/1016动量、能量是描述粒子的,频率、波长则是用来描述波的能量——光电效应；动量——康普顿效应七.光的波粒二象性2021/10/1017减弱光源，直到只剩下一个光子图4-3-3光的双缝干涉2021/10/1018短长曝光时间结论1、图片呈现杂乱无章的几个亮点清晰的显示了光的粒子性．2、亮点在感光片上形成模糊的亮纹，形成了干涉条纹。说明了波动性是每一个光子的属性。并且每一次光子落在亮条纹的概率大，落在暗条纹处的概率小。————光是一种概率波2021/10/10191672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……….光的本性2021/10/1020（3）光子说对光电效应的解释（2）爱因斯坦的光电效应方程二、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：一、光电效应三、康普顿效应四、波粒二象性（1）少量光子表现为粒子性（2）大量光子表现为波动性2021/10/10211.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.锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电练习2021/10/10222.一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.换用紫光照射练习2021/10/10233.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2021/10/10244.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2021/10/1025练习6、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？（2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？7、用波长为λ的单色光照射某金属逸出光电子的最大初动能为用波长为2λ的单色光照射该金属逸出电子的最大初动能的n倍,则能使该金属发生光电效应的最大波长是多少?2021/10/10262021/10/10272021/10/10289、波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B=5.6×10-6T·m，光电子质量m=9.1×10-31Kg，电量e=1.6×10-19C，求：

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