光的粒子性教學-巴頎笑

1、第十七章 第二節(jié)光的粒子性,當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。,一、光電效應(yīng)現(xiàn)象,① 當發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強，飽和電流越大；②光電效應(yīng)的遏止電壓和光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大； ③對于任何一種金屬，都有一個截止頻率，入射光的頻率必須大于這個截止頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；④入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾

2、乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.,二、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,三、光電效應(yīng)解釋中的疑難,干涉、衍射、偏振,波動性,麥克斯韋預(yù)言：光是一種電磁波,赫茲證實了光是一種電磁波,,1、經(jīng)典物理學中的光,,波長變短,頻率變大,逸出功W0,,使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。,三、光電效應(yīng)解釋中的疑難,①光越強，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。,②光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強弱有關(guān)。,③不管光的頻

3、率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。,√,×,×,×,光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子后來被稱為光子。,四、愛因斯坦的光量子假設(shè),1.愛因斯坦的光子說,2.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,——光電子最大初動能,——金屬的逸出功,W0,四、愛因斯坦的光量子假設(shè),——光子的能量,hυ,3.光子說對光電效應(yīng)的解釋,②愛因斯坦方程表明，光電子的初動能Ek與入射光的頻

4、率成線性關(guān)系，與光強無關(guān)。,④電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流自然幾乎是瞬時發(fā)生的。,①光強較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。,四、愛因斯坦的光量子假設(shè),③只有當hν>W0時，才有光電子逸出， 就是光電效應(yīng)的截止頻率。,√,√,√,√,愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了經(jīng)典物理學中光的理論。,4.光電效應(yīng)

5、理論的驗證,美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應(yīng)”實驗，結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。,四、愛因斯坦的光量子假設(shè),愛因斯坦由于對光電效應(yīng)的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學獎,密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)獲得1923年諾貝爾物理學獎,。,1.光的散射,光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射,2.康普頓效應(yīng)

6、,五、康普頓效應(yīng),散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長 和散射物質(zhì)都無關(guān)。,3.光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋,X射線的光子不僅具有能量，也像其他粒子那樣具有動量，X射線的光子與晶體中的電子碰撞時要遵守能量守恒定律和動量守恒定律。,有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè)；,證實了光子除了具有能量之外還具有動量,五、康普頓效應(yīng),康普頓,1927年獲諾貝爾物理學獎,(1892-