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光的粒子性
光电效应
1、光电效应：在光(包括不可见光)的照 射下，从物体 发射出电子的现象。 2、光电效应规律：
(1)任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光 子不能产生光电效应。 (2) 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光 的频率的增大而增大。 (3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一 般不超过10-9S。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光 的强度成正比。
C 所成的像红色的较大
D 所成的像紫色的较大
例5、有一种射线是原子的外层电 子受激发后产生的，波长比红光短， 一切高温物体都能发出这种射线， 这种射线是： A 、紫外线 B 、 可见光 C 、 x 射线
D 、无线电波
例6、关于光电管，下列说法中正 确的是： A 光电管能把电信号转变为光信号
B 光电管能把光信号转变为电信号 C 光电管能放大光信号
D 光电管工作时阳极电势低于阴极 电势
例7 、下列说法正确的是：
A 光的波粒二象性学说是由牛顿的微粒说 与惠更斯的波动说组成的 B 光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯 韦的光的电磁说 C 光子说并没有否定光的电磁说，在光子 能量E=hγ中，γ频率表示波的特性，E表示粒 子的特性
D 光波不同于宏观观念中的那种连续的波， 它是表明大量光子的运动规律的一种几率波
每一份叫一个光子，光子 的能量跟它的频率成 正比，即E=hγ。(普朗克恒量h=6.63*10-34J*s)
光的波粒二象性：
光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波 粒二象性。 大量光子运动表现为波动性，单个光子的运动 表现为粒子性。 光的波长越长，越容易看到光的干涉和衍射， 波动性越明显；光的频率越高，贯穿本领越强， 粒子性越明显。
光电效应
1、光电效应：在光(包括不可见光)的照 射下，从物体 发射出电子的现象。 2、光电效应规律：
(1)任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光 子不能产生光电效应。 (2) 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光 的频率的增大而增大。 (3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一 般不超过10-9S。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光 的强度成正比。
C 所成的像红色的较大
D 所成的像紫色的较大
例5、有一种射线是原子的外层电 子受激发后产生的，波长比红光短， 一切高温物体都能发出这种射线， 这种射线是： A 、紫外线 B 、 可见光 C 、 x 射线
D 、无线电波
例6、关于光电管，下列说法中正 确的是： A 光电管能把电信号转变为光信号
B 光电管能把光信号转变为电信号 C 光电管能放大光信号
D 光电管工作时阳极电势低于阴极 电势
例7 、下列说法正确的是：
A 光的波粒二象性学说是由牛顿的微粒说 与惠更斯的波动说组成的 B 光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯 韦的光的电磁说 C 光子说并没有否定光的电磁说，在光子 能量E=hγ中，γ频率表示波的特性，E表示粒 子的特性
D 光波不同于宏观观念中的那种连续的波， 它是表明大量光子的运动规律的一种几率波
每一份叫一个光子，光子 的能量跟它的频率成 正比，即E=hγ。(普朗克恒量h=6.63*10-34J*s)
光的波粒二象性：
光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波 粒二象性。 大量光子运动表现为波动性，单个光子的运动 表现为粒子性。 光的波长越长，越容易看到光的干涉和衍射， 波动性越明显；光的频率越高，贯穿本领越强， 粒子性越明显。
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以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以 无法用经典的波动理论来解释光电效应。
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三.爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
在空间传播的光不是连续的而是一 份一份的，每一份叫做一个光子，光 子的能量跟它的频率成正比。即:E＝ hν ，ν 表示光的频率，h 叫普朗克常 量，h＝6.63×10-34焦耳．秒
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波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质
种类及入射的X射线的波长0 无关，
●存在着饱和电流
△实验表明：入射光越强，单位 时间内发射的光电子数越多；
△入射光越强，饱和光电流越大。
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●存在着遏止电压和截止频率
△同一频率光照射，不管光强如何，遏止电压都相同。 △光照频率越高，遏止电压越高。
△光电子的能量只与入射光的频率有关。入射光的频率 低于截止频率时不能发生光电效应。
波动说 渐成真理
波 动 性 T/年 粒 子 性
2
3
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。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
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一.光电效应的实验规律
实验装置
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观 察
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实验发现以下规律：
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光电倍增管(photomultiplier)是把光信号变为电信 号的常用器件。
当光照射到阴极 k 使它发射光电子，这光电子在电压作用下 加速轰击第一阴极k1，使之又发射次级光电子，这些次级光电 子再被加速轰击第二阴极k2 ,...... 如此继续下去，利用10～15
第13章 光的粒子性2 PPT课件
1.对一定的金属材料制成的阴极，存在一个确定的临阈
频率。
k A 0
o
A k
红限频率
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2.光电子的初动能与频率成线性关系，而与入射光的强
度I 无关。其关系：Ek k A
斜率K与材料无关。
*光电子的初动能可用 遏止电压 Ua 测量。
Ek
1 2
mvM2
eU a
截距A与材料有关。
求：（1）相应的温度比；（2）相应的辐射本领之比。
解：（1） 根据维恩位移定律
T1 1m = b T2 2m = b
T1 2m 1
T2
1m 2
（2）根据斯忒番-玻尔兹曼定律
M
o 1
T14
M
o 2
T24
M1o
M
o 2
( T1 )4 T2
1 16
10
四、普朗克的量子假设
ts 20c0 M b T 4 Ts4
P SMb S T 4 Ts4 5.67 10 8 306 4 293 4 1.73 137W
9
例题：先后两次测得炼钢炉测温孔（近似为黑体）辐射
出射度的峰值波长1m=0.8m、2m =0.4m ，
棱镜
空腔
电炉
频率不同折射 率不同，折射 角不同。
热电偶
G 测得不同频 率的辐射功 率
Mb M (T ) T 4
0
5.67 108 (Wm 2K 4 )
7
2、维恩位移定律
M
0
T1
T2
T3
M
T1 T2 T3
TM b
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三.康普顿散射实验的意义
（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
（2）首次在实验上证实了“光子具有动量” 的假设；
（3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的 几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于 “混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只 考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。
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
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量子假设。
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3.爱因斯坦的光量子假设
1.内容
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
四、吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200)测量
各种波长的散射光强度，作 了大量 X 射线散射实验。 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。
E h
P h
动量能量是描述粒子的, 频率和波长则是用来描述波的
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按经典电磁理论： 如果入射X光是某 种波长的电磁波， 散射光的波长是
不会改变的！
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光的粒子性 课件
对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光,由于每
个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
6.光电效应与经典电磁理论的矛盾
(1)矛盾之一:遏止电压由入射光频率决定,与光的强弱无关
按照光的经典电磁理论,光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电
压应与光的强弱有关,而实验表明:遏止电压由入射光的频率决定,与光强无
的逸出功。
2.对方程的四点理解
1
(1)公式中的 Ek =2 mev2,是光电子的最大初动能,对某个光电子而言,其
1
2
离开金属时剩余动能大小可以是 0~ me v2 范围内的任何数值。
(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。
能量为ε=hν的光子被电子所吸收,电子把这些能量的一部分用来克服
金属表面对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克
探究二爱因斯坦的光电效应方程
用光照射光电管且能产生光电效应,如果给光电管加上反向电压,光电
管中就没有电流了吗?
提示由于光电子具有一定的动能,当所加的电压较小时,光电管
中仍然有电流,当电压大于遏止电压时,电路中无电流。
1.光电效应方程:Ek=hν-W0,其中 Ek 为光电子的最大初动能,W0 为金属
3.康普顿效应
(1)在光的散射中,除了与入射波长 λ0 相同的成分外,还有波长大于 λ0 的
成分。这个现象称为康普顿效应。
(2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有
动量,深入揭示了光的粒子性的一面。
4.光子的动量
ℎ
光子的动量 p= ,其中 h 为普朗克常量,λ 为光的波长。
(2)发生光电效应时,电子克服金属原子核的引力逸出时,具有的动能大
个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
6.光电效应与经典电磁理论的矛盾
(1)矛盾之一:遏止电压由入射光频率决定,与光的强弱无关
按照光的经典电磁理论,光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电
压应与光的强弱有关,而实验表明:遏止电压由入射光的频率决定,与光强无
的逸出功。
2.对方程的四点理解
1
(1)公式中的 Ek =2 mev2,是光电子的最大初动能,对某个光电子而言,其
1
2
离开金属时剩余动能大小可以是 0~ me v2 范围内的任何数值。
(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。
能量为ε=hν的光子被电子所吸收,电子把这些能量的一部分用来克服
金属表面对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克
探究二爱因斯坦的光电效应方程
用光照射光电管且能产生光电效应,如果给光电管加上反向电压,光电
管中就没有电流了吗?
提示由于光电子具有一定的动能,当所加的电压较小时,光电管
中仍然有电流,当电压大于遏止电压时,电路中无电流。
1.光电效应方程:Ek=hν-W0,其中 Ek 为光电子的最大初动能,W0 为金属
3.康普顿效应
(1)在光的散射中,除了与入射波长 λ0 相同的成分外,还有波长大于 λ0 的
成分。这个现象称为康普顿效应。
(2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有
动量,深入揭示了光的粒子性的一面。
4.光子的动量
ℎ
光子的动量 p= ,其中 h 为普朗克常量,λ 为光的波长。
(2)发生光电效应时,电子克服金属原子核的引力逸出时,具有的动能大
172光的粒子性 ppt课件
量子后来被称为光子。
Eh
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四.爱因斯坦的光量子假设
1.光子：
2.爱因斯坦的光电效应方程
电子一般情况下只吸收一个光子，获得的能量是hν，
这些能量一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下 的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：
hEk W0
或 Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
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五.康普顿效应
康普顿正在 测晶体对X 射线的散射
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五.康普顿效应
3.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
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光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪 23
六.康普顿效应解释中的疑难
1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时， 物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于 入射光频率，所以它所发射的散射光频率应 等于入射光频率。
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实验演示
把擦得很亮的锌板连 接在验电器上，用紫 外线灯照射锌板，发 现验电器指针发生了 偏转。
说明什么现象？
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
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一.光电效应现象
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。
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二.光电效应的实验规律
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(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC：
实验表明:对于一定颜色（频 率）的光, 无论光的强弱如 何,遏止电压是一样的. 光的 频率 改变时，遏止电压也 会改变。