文档介绍：光电效应 康普顿效应
*
第1页，本讲稿共32页
光电效应是在1888年，赫兹做验证电磁波的实验中发现的。
一、光电效应
当光照射到金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
由于金表面所需作的功，称为逸出功； 为光电子的最大初动能。
一部分用于电子逸出金属表面时需克服金属阻力需做的功Ａ（逸出功）。
另一部分变为光电子的初动能 Ek0 。由能量守恒可得出：
（爱因斯坦光电效应方程）
*
第11页，本讲稿共32页
初动能及反向截止电压与 成正比，而与光强无关。
２）
的解释
3、光电效应的解释
由
可知，
１） 截止频率0 （红限）的解释
当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属表面，产生光电效应。
不同金属具有不同的截止频率。
*
第12页，本讲稿共32页
４）光电效应瞬时性的解释
光子与电子发生作用时，光子一次性将h 的能量 交给电子。只要光子频率大于截止频率，电子就能立即逸出金属表面，无需积累能量的时间，与光强无关。
金属内电子吸收一个光子可以释放一个光电子。光强越大，光电子越多，光电流越大。
３）光电流正比于光强的解释
Ｉ＝Ｎh 。光强正比于单位时间流过单位面积的光子数。光强越大，光子数越多。
*
第13页，本讲稿共32页
一般处理光电效应的问题，要用到以下几个关系：
（爱因斯坦光电效应方程）
截止电压与入射光强无关，而与入射光频率具有线性关系。
*
第14页，本讲稿共32页
例：，求：铂的截止频率0 。
解：
例：钾的截止频率0 =1014Hz，以波长=，求：钾放出光电子的初速度。
解：
*
第15页，本讲稿共32页
光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。
光在与物质发生作用时表现出粒子性ε＝ h ν ，如光电效应，康普顿效应。
５、光的波粒二象性
相对论能量和动量关系
光子
光子能量和动量为：
上两式左边是描写粒子性的 ε 、P；右边是描写波动性的 、。 h 将光的粒子性与波动性联系起来。
波粒二象性是客观物质的共同属性。
*
第16页，本讲稿共32页
经典物理解释光电效应遇到的困难在于它仅看到了光的波动性，爱因斯坦在光与物质相互作用的过程中应用了光的粒子性，因而成功地解决了这个难题。
历史上牛顿也是把光看成粒子流的，但是他的“粒子”模型不对。
─光的波粒二象性
光具有波动性，又有粒子性，即具有波粒二象性。
关于光的本性问题，我们不应该在微粒说和波动说之间进行取舍，而应该把它们看作是光的本性的两种不同侧面的描述。
*
第17页，本讲稿共32页
例：求波长为20 nm 紫外线光子的能量、动量及质量。
解：
能量：
动量：
质量：
*
第18页，本讲稿共32页
光的散射：
光束通过光学性质不均匀的介质（如雾、含有悬浮物的液体）时，会发生一部分光线偏离原来的方向的现象，称为光的散射。
散射光的波长与入射光的波长几乎相等，这可以由经典的电磁理论得到圆满解释。
爱因斯坦断言：光是由光子组成，但真正证明光
是由光子组成的还是康普顿实验。
三、康普顿效应
*
第19页，本讲稿共32页
1923年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分。
实验装置
*
第20页，本讲稿共32页
实验结果
（相对强度）
（波长）
在散射X 射线中除有与入射波长相同的成分外，还有波长比入射波长更长的射线。
波长的变化量，随散射角的增大而增大。而与入射光的波长0和散射物质都无关。
* 实验还发现， 原子量小的散射物质，康普顿散射较强；原子量大的散射物质，康普顿效应较弱。
*
第21页，本讲稿共32页
r
l
l
l
0
波长偏移量
检测系统
晶 体
l
0
l
4
q
5
r
l
q
1
5
3
l
0
l
r
l
q
0
9
l
0
l
r
l
q
散射角
l
0
q
0
射 线 源
X
l
0
散射体
q
l
r
随 的增大而增大，与物质种类无关。
r
l