文档介绍：第2节 光电效应和康普顿效应
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1887年赫兹发现了光电效应。
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。
如带电小锌球在紫外线照射初动能也与频率有关。只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流；频率低于红限时，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。
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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。也就是说，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。
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的动能 Ek0 。由能量守恒可得出：
式中：A为电子逸出金属表面所需作的功，称为逸出功； 为光电子的最大初动能。
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初动能及反向遏止电压与 成正比，而与光强无关。
（2）
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。
（3）光电流正比于光强的解释
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。
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（4）光电效应瞬时性的解释
电子吸收光子时间很短，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。
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。
例1：，求铂的截止频率0 。
解：
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。
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例2：钾的截止频率0 =1014Hz，以波长=，求钾放出光电子的初速度。
解：
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。
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放大器
控制机构
可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。
可对微弱光线进行放大，可使光电流放大105~108 倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。
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由相对论光子的质能关系
光子的质量
、能量和动量
由相对论质速关系
有
所以，光子的静止质量为零。
光子的能量就是动能。
由狭义相对论能量和动量的关系式
光子的能量和动量的关系式为：
光子的动量：
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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
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二、康普顿效应
光束通过光学性质不均匀的介质时，从侧面可以看到光的现象称为光的散射。
光在各个方向上散射光强的分布与光的波长有关，光的偏振状态也不同。
在 X 射线通过物质散射时，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大的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长0和散射物质都无关。
引言：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。
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* 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。
波长的改变量满足如下关系：
这种改变波长的散射称为康普顿效应。
式中： 称为康普顿波长，它表示散射角为90o时，散射波长改变的值。
康普顿效应也是经典理论无法解释的。它只能说明有正常散射存在，即散射光的频率与入射光频率相等而无法解释有 的存在及其所存在的康普顿效应的实验规律。
康普顿用光子的概念简单而成功地解释了这个现象。
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