光电效应与康普顿效应的区别

一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值

光电效应和康普顿效应是光学课程最主要的内容之一，在大学本科层次的光学教学中的光学教学中，我们对光的反射、折射现象和成像规律已比较熟悉。但对光的波动性、干涉和衍射现象，还是比较生疏的，理论解释也比较困难，光与物质相互作用的光电效应和康普顿效应更抽象，因此，不易讲解，我们在理解过程中存在一些概念的错误和混淆。光的本质是电磁波，它具有波动的性质。近代物理又证明，光除了具有波动性之外还具有另一方面的性质，即粒子性。光具有粒子性，最好的例证就是著名的“光电效应”和“康普顿效应”。光电效应与康普顿效应研究的都是光子与电子之间的相互作用，都是光具有粒子性的体现，但两者存在重要的不同。光电效应是指电子在光的作用下从金属表面发射出来的现象. 我们把逸出来的电子称为光电子. 而康普顿效应是指在X 射线的散射现象中, 发现散射谱线中除了波长和原射线相同的成分以外, 还有一些波长较长的成分, 两者差值的大小随散射角的大小而改变, 其间有确定关系的这种波长改变的散射. 上述两种效应都牵涉到光子和个别电子的相互作用,用简单的波动理论是是很难解释这些微观世界的相互作用, 这必须用量子概念来解释. 还可以从光的粒子性出发, 谈谈对光电效应和康普顿效应的不同。所以科学家将光信号（或电能）转变成电信号（或电能）的器件叫光电器件。现已有光敏管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏组件、色敏器件、光敏可控硅器件、光耦合器、光电池等光电器件。这些器件已被广泛应用于生产、生活、军事等领域。

二、本课题在国内外的研究现状

光电效应是当光照在金属中时，金属里的表面有电子逸出的现象。而康普顿效应是让光波射入石墨，石墨中的价电子对光进行散射，然而散射光比入射光波长略大，这是由于光子和电子碰撞时将一部分能量转移给电子。这样，光的能量减小，波长便增加。而且如果将光子当做实物粒子的话，计算结果与实验结果符合。这便证明了光子也具有动量。即证明了光的粒子性。两个实验都证明了光的粒子性，下面谈谈光电效应与康普顿效应的区别。

1、观察到的条件不同；

2、对光量子能量的吸收程度不同；

3、能量与动量守恒方式不同；

光不仅具有波动性, 也具有粒子性. 同时我们也可以发现, 质量守恒定律，动量守恒定律、能的转化和守恒定律同样适用于微观物质间的相互作用。

三、课题研究的内容及拟采取的方法

1，光电效应

（1）概念

（2）光电效应的实验规律

2，康普顿效应

（1）概念

（2）康普顿效应实验规律

3，光的波动性不能解释光电效应和康普顿效应

4，用光子理论可以完美的解释光电效应和康普顿效应的本质

（1）观察到的条件不同；

（2）对光量子能量的吸收程度不同；

（3）能量与动量守恒方式不同；

5，光电效应和康普顿效应的联系与区别

6，光电效应和康普顿效应中的能量守恒与动量守恒

7，发生光电效应与康普顿效应的概率

方法：实验，查书，找资料

四、课题研究中的主要难点以及解决的方法

（一）经典理论在解释光电效应时所遇到的困难

1，根据光的经典电磁理论，光波的能量只与光的强度或振幅有关，一定强度的光经一定时间照射之后，电子都可以具有足够的能量逸出金属，应与光的频率无关，更不存在截止频率。经典电磁理论的这些结论与实验结果不符。

2，光波的能量是分布在波面上的，电子积累吸收能量逸出金属表面需要一定的时间，光电效应不可能是瞬时的，这与实验结果也不相符合。

（二）两种效应带给我们的启示

1，用光子理论解释康普顿散射实验规律的圆满成功，有力的证明了普朗克作用量子理论和爱因斯坦光子理论的正确性，也指出了经典理论的局限性。在处理光的发射与吸收、光电效应、康普顿效应等一系列问题中，对经典理论无论做任何修正、补充都无济于事的情况下，预示着以普朗克作用量子为基础的理论在构造着一个崭新的理论体系。

2，对简单的粒子弹性碰撞模型，能量、动量守恒定律成功的运用，至少证实了在微观粒子运动领域二定律也是适用的。

3，由于反冲电子的反冲动量可能相当大，在计算中采用了相对论公式。也说明了相对论效应在宏观与微观领域的适用性。