选修3-5-光的粒子性.ppt

光电效应光子，17.2光的粒子性，第1时间，T/年，波动性，粒子性，1801，托马斯扬双缝干涉实验，1814，菲涅耳衍射实验，赫兹电磁波实验，赫兹发现光电效应，牛顿粒子说占主导地位，波动说成为真理。 光的本性历史回顾，紫靛，波长，频率，大，小，高，一.光电效应现象，1 .演示实验，(2)光电子：光电效应中逃逸的电子称为光电子。 (3)光电流：光电子的方向性移动的电流称为光电流，2 .几个概念，(1)光电效应：光照射到金属表面时，电子逃逸到金属中的现象称为光电效应。 二、光电效应实验规律、实验电路、疑问：光电子的发射与什么因素有关？ 光电效应实验有什么规律？ 2 .光电效应实验规律，(1)存在饱和电流，光不变，UAK增大，g表电流增大到某个值后，UAK进一步增大光电流不再增大，即达到饱和值。 饱和电流的含义：饱和电流反映单位时间发射的光电子数。 饱和电流越大，每单位时间发射的光电子数量就越多。 饱和电流、光电子数、实验中相同颜色的入射光、光越强，饱和电流越大。 光越强，逃逸的光电子越多，施加使光电流减少到零的反电压、一一、反电压，如右图所示，光电子受到的电场力的方向与光电子速度的方向相反，光电子进行减速运动。 如果是最大初始动能，U=0时，I0，因为电子有初始速度，所以所有的光电子不到达a极板，光电流I=0，式中UC为阻止电压，1 .光电效应的实验规则，(2)存在阻止电压，对于u、k、a、实验中：为同一颜色(频率)的光，与光的强弱无关，阻止电压为1 .光电效应实验规律、光电效应伏安图、阻止电压、光电子的最大初始动能、入射光频率越高，光电子的最大初始动能越大。 与入射光的强弱无关。 经过研究，二.光电效应实验规律对各种金属发现了适当确定的截止频率c。 当光频率c入射时，在入射光频率w0的电子可以从金属表面逃逸，而光电子的逃逸是光电效应的截止频率。 电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积蓄能量的时间，光电流几乎自然地瞬间产生。 光强度大的话光子数多，照射金属时产生的光电子多，饱和电流大。 四.爱因斯坦光量子假说，e光强=nhn :单位时间单位面积的光子数，电子只能吸收一个光子，爱因斯坦提出的光子假说成功说明了光电效应的实验规律，获得了1921年诺贝尔物理学奖。 爱因斯坦光子假说很好地解释了光电效应，但当时物理学家们并不广泛认可。 因为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10年进行了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h值与理论值完全一致，再次证明了“光量子”理论的正确性。 四、爱因斯坦光量子假说，爱因斯坦在光电效应理论解释和理论物理学贡献方面获得诺贝尔物理学奖，密歇根研究基本电荷和光电效应，特别是着名油滴实验证明电荷是最小单位。 获得1923年诺贝尔物理学奖。 可用于自动控制、自动计数、自动报警、自动跟踪等。 5、光电效应在现代技术中的应用，1 .光控继电器，能放大微弱光线，能放大光电流105108倍，灵敏度高，用于工程、天文、科研、军事等。2 .光电倍增管、光电子管、光电子管、光、电源、电流计、I、a、k、康普顿效应1923年康普顿进行了x射线通过物质散射的实验，发现散射线除了具有与入射线相同波长的线以外，还具有比入射线长的波长的线，其波长的变化量与散射角有关，与入射线的波长或散射物质无关1 .康普顿效应，3 .康普顿散射实验装置和规则：测量晶体，光圈，传感器，0，散射波长，1 .康普顿效应，康普顿测量晶体的x射线散射。 根据经典的电磁理论，如果入射x射线为某波长的电磁波，则散射光的波长不变，1 .康普顿效应，1 .经典的电磁理论在说明康普顿效应时面临的困难，2 .康普顿效应说明中的困难，根据经典的电磁波理论，电磁波通过物质时，物质中的带电粒子受到强制振动，其频率为入射光的频率无法说明波长变化与散射角的关系。 2 .光子理论对康普顿效应的解释；2 .康普顿效应的解释难度；光子与外层电子碰撞时，光子能量的一部分会传导给电子，散射光的能量减少，因此散射光的波长大于入射光的波长。 光子与束缚强的内层电子碰撞时，光子与整个原子交换能量，光子质量远小于原子质量，因此根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。 碰撞过程中交换的能量与碰撞角度有关，因此波长的变化与散射角有关。 1 .强力支持爱因斯坦的“光量子”假说2 .首次实验证实了“光子具有动量”假设3 .微观世界单一碰撞事件证明动量和能量守恒定律仍然成立。 康普顿的成功也不顺利。 他的早期论文认为散射光的频率变化是因为“混入了某种荧光放射线”的计算中最初只考虑能量保存，之后使用动量保存。 康普顿在1927年获得诺贝尔物理奖。 三、康普顿散射实验的意义，康普顿，1927年获得诺贝尔物理学奖(1892-1962 )的美国物理学家，19251926年，以吴有训用银的x射线(0=5.62nm )为入射线，以15种重要元素为散射物质，4 .吴有训对康普顿效应的研究作出了贡献，1923 以相同的散射角()测量了各种波长的散射光强度，进行了很多x射线散射实验。 3 .康普顿散射实验的意义，4 .光子的动量、动量能量是描述粒子的，频率和波长是描述波的，光的粒子性，一、光电效应的基本规律，总结如下：1.光电效应现象，2 .光电效应实验规则，对任何金属都有极限频率， 入射光的频率如果不大于该界限频率则不产生光电效应，如果低于该频率则不产生光电效应入射光的频率大于界限频率时，光电流的强度与入射光的强度成比例光电子的最大初始动能与入射光的