《大学物理光电效应》PPT课件

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1、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。§15-2光电效应爱因斯坦的光量子理论一、光电效应阳极阴极石英窗光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。光电子在电场作用下形成光电流。1.光电效应实验二、光电效应的实验阳极阴极将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Ue时，光电流恰为0。Ue称遏止电压。遏止电压UeUI0UaIH光强较强光强较弱I'H2.光电效应的实验结果遏止电压饱和电流(1)光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。(2)存在截止频

2、率c----极限（红限）频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率c当入射光频率>c时，电子才能逸出金属表面当入射光频率<c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。从光开始照射到光电逸出所需时间<10-9s。(3)光电效应是瞬时的三、经典理论无法解释光电效应的实验结果。按照经典波动理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要

3、频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。频率为的光是由大量能量为=h光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速c运动。光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此.四.爱因斯坦的光量子假设在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后的动能Ek。由能量守恒可得出：1.爱因斯坦光电效应方程A:为电子逸

4、出金属表面所需做的功，称为逸出功；为光电子的最大初动能。当＜A/h时，不发生光电效应。红限频率光强I光子数N打出光电子多光电流大h>A时才能产生光电效应。光子打出光电子是瞬时发生的。爱因斯坦方程光量子假设解释了光电效应的全部实验规律！例题波长为4000的单色光照射在逸出功为2.0的金属材料上，求：光电子的初动能，截止电压，红限频率解：由光电效应方程：截止电压红限频率2.光的波粒二象性描述光的粒子性描述光的波动性光子相对论能量和动量关系（2）粒子性：（光电效应等）（1）波动性：光的干涉和衍射光子质量m=h/c2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19

5、21年诺贝尔物理学奖。3.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。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。康普顿(1891-1962)(ArthurHollyCompton)美国著名的物理学家、“康普顿效应”的发现者。1920年起任圣路易斯华盛顿大学物理系主任，1923年起任芝加哥大学物理系教授，1927年度诺贝尔物

6、理学奖§15-3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，把这种现象称为“康普顿效应”一、康普顿效应二.康普顿散射的实验装置晶体光阑X射线管探测器石墨体(散射物质)j0散射波长(1)散射光中除有与入射线波长相同的，还有比入射线波长大的波长称为电子的Compton波长波长的偏移只与散射角有关，与散射物质的性质无关。c=0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）实验结果1.康普顿效应的主要特点是(A)散射光的波长均比入射光的波长短，且随散射角增大而减小，但与散射体的性质无关．(B)散射光的波长均

7、与入射光的波长相同，与散射角、散射体性质无关．(C)散射光中既有与入射光波长相同的，也有比入射光波长长的和比入射光波长短的.这与散射体性质有关．(D)散射光中有些波长比入射光的波长长，且随散射角增大而增大，有些散射光波长与入射光波长相同．这都与散射体的性质无关．答案D随堂小议三、经典电磁理论的困难射光频率应等于入射光频率。其频率等于入射光频率，所以它所发射的散过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，根据经典电磁波理论，当电