光电效应康普顿效应优秀课件
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高二物理鲁科版选修35课件：5.15.2 光电效应 康普顿效应
提示:光电效应和康普顿效应。
探究一
探究二
●名师精讲●
(1)光子说对康普顿效应的解释: 假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的 两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个 X 射线光子不仅具有能量 E=hν,而且还有动量,如图所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子 把部分能量转移给了电子,能量由 hν 减小为 hν',因此频率减小,波长增大。 同时,光子还使电子获得一定的动量。
10-9s 内发生光电效应。 2.光电效应的理论解释 (1)看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的,
每个光子的能量为 hν。 (2)hν=W+12mv2 称为爱因斯坦光电效应方程。
思考你对光电效应中的“光”是怎样认识的?
提示:这里的光,可以是可见光,也可以是紫外线、X 光等。
3.光电效应的应用 光电开关、光电成像和光电池都是光电效应的应用。
第5章 波与粒子
第1节 光电效应 第2节 康普顿效应
情境导入
用弧光灯照射连在验电器 上的锌板,验电器的金属 箔会张开一个角度;早晚 霞的颜色都是橘红色的。 你想知道上述现象的原因 吗?
课程目标
1.知道什么是光电效应,通过实验了解光电效 应实验现象。 2.理解爱因斯坦光子说,并能够用它解释光电效应 实验现象。 3.理解爱因斯坦光电方程,并能运用它来解决一些 简单问题。 4.了解康普顿效应的实验现象,了解光子理论对康 普顿效应的解释。 5.认识到光电效应证明了光子是具有能量的量子, 而康普顿效应进一步证明光子还具有动量,能像 实物粒子一样发生弹性碰撞,真正具有粒子的特 性。 6.认识光具有的波粒二象性,了解玻恩的概率波理 论对光的波粒二象性的解释。
探究一
探究二
●名师精讲●
(1)光子说对康普顿效应的解释: 假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的 两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个 X 射线光子不仅具有能量 E=hν,而且还有动量,如图所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子 把部分能量转移给了电子,能量由 hν 减小为 hν',因此频率减小,波长增大。 同时,光子还使电子获得一定的动量。
10-9s 内发生光电效应。 2.光电效应的理论解释 (1)看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的,
每个光子的能量为 hν。 (2)hν=W+12mv2 称为爱因斯坦光电效应方程。
思考你对光电效应中的“光”是怎样认识的?
提示:这里的光,可以是可见光,也可以是紫外线、X 光等。
3.光电效应的应用 光电开关、光电成像和光电池都是光电效应的应用。
第5章 波与粒子
第1节 光电效应 第2节 康普顿效应
情境导入
用弧光灯照射连在验电器 上的锌板,验电器的金属 箔会张开一个角度;早晚 霞的颜色都是橘红色的。 你想知道上述现象的原因 吗?
课程目标
1.知道什么是光电效应,通过实验了解光电效 应实验现象。 2.理解爱因斯坦光子说,并能够用它解释光电效应 实验现象。 3.理解爱因斯坦光电方程,并能运用它来解决一些 简单问题。 4.了解康普顿效应的实验现象,了解光子理论对康 普顿效应的解释。 5.认识到光电效应证明了光子是具有能量的量子, 而康普顿效应进一步证明光子还具有动量,能像 实物粒子一样发生弹性碰撞,真正具有粒子的特 性。 6.认识光具有的波粒二象性,了解玻恩的概率波理 论对光的波粒二象性的解释。
《康普顿效应》课件
实验中的注意事项与误差控制
01
注意事项
02
1. 确保X射线源的强度适中，避免对实验装置造成过 大的负荷。
03
2. 确保散射物质的纯度和厚度，以减小误差。
实验中的注意事项与误差控制
• 保持实验环境的温度和湿度恒定，以减小误差。
实验中的注意事项与误差控制
01
误差控制
02
03
04
1. 使用高精度的测量设备， 如单色仪和光谱仪，以提高测
通过研究不同材料对康普顿效应的影响，可以为材料科学 中的光子控制、光子与物质相互作用等领域提供新的思路 和方法。
要点二
与生物医学的交叉研究
康普顿效应在生物医学领域具有潜在的应用价值，如光子 医学、光子成像等，通过跨学科合作可以推动这些领域的 发展。
THANKS
感谢您的观看
量精度。
2. 对实验数据进行多次测量 和平均，以减小误差。
3. 对实验数据进行合理的统 计和分析，以得出正确的结论
。
04
康普顿效应的应用 领域
天文学观测
观测遥远天体
康普顿效应可用于观测遥远的天体，通过分析星光与大气分子的相互作用，了 解天体的性质和结构。
探测暗物质
通过观测宇宙射线与大气分子的相互作用，利用康普顿效应可以间接探测暗物 质的存在。
光子与电子的相互作用过程中，光子的能量传递给电子，导 致光子的能量降低，同时电子获得能量并可能从原子中逸出 。
康普顿散射的过程与结果
康普顿散射是指当高能光子（如X射线或伽马射 线）与物质中的电子相互作用时，光子能量降 低并改变运动方向的现象。
在康普顿散射过程中，光子的能量降低，运动 方向发生改变，同时产生一个或多个低能光子 。这一过程可以用量子力学来描述。
光电效应康普顿效应PPT课件
阳极，光电流就为0，满足：
im2 i im1
Ua o
I2 I1
I2 I1
U
Ek max
1 2
m max 2
e |Ua |
截止电压的大小反映光电子初动能的大小。
6
第6页，共32页。
实验表明：
| Ua | k U0 ,
Ua Cs K Cu
式中 K 和U0 都是正数，K 是一个
o
普适恒量，不随金属的种类而变；
h m0c
(1
cos )
C (1
cos
)
（3）结论
散射光波长的改变量 仅与 有关
与 的关系与物质无关，是光子与自由电子
间的相互作用。
0, 0
y h nˆ c
π, ( )max 2C
h 0
c
nˆ 0
nˆ
x
散射光子能量减小
0 , 0
nˆ 0
mv
29
第29页，共32页。
康普顿效应
3
第3页，共32页。
2、光电效应的实验规律
光线经石英窗照在 光电管的阴极Ｋ上，就 有电子从阴极表面逸 出——光电子。
光电子在电场的作 用下向阳极Ａ运动，形
成光电流。
W 石英窗
阳A
极
K阴
极
A V
4
第4页，共32页。
光电效应的实验规律：
１）光电流与入射光强的关系 饱和光电流强度与入射光强
度成正比。
I饱和 Ne
截止电压与入射光强无 关，而与入射光频率具有线 性关系。
e
|Ua
|
1 2
m
2 max
1 2
m
2 max
im2 i im1
Ua o
I2 I1
I2 I1
U
Ek max
1 2
m max 2
e |Ua |
截止电压的大小反映光电子初动能的大小。
6
第6页，共32页。
实验表明：
| Ua | k U0 ,
Ua Cs K Cu
式中 K 和U0 都是正数，K 是一个
o
普适恒量，不随金属的种类而变；
h m0c
(1
cos )
C (1
cos
)
（3）结论
散射光波长的改变量 仅与 有关
与 的关系与物质无关，是光子与自由电子
间的相互作用。
0, 0
y h nˆ c
π, ( )max 2C
h 0
c
nˆ 0
nˆ
x
散射光子能量减小
0 , 0
nˆ 0
mv
29
第29页，共32页。
康普顿效应
3
第3页，共32页。
2、光电效应的实验规律
光线经石英窗照在 光电管的阴极Ｋ上，就 有电子从阴极表面逸 出——光电子。
光电子在电场的作 用下向阳极Ａ运动，形
成光电流。
W 石英窗
阳A
极
K阴
极
A V
4
第4页，共32页。
光电效应的实验规律：
１）光电流与入射光强的关系 饱和光电流强度与入射光强
度成正比。
I饱和 Ne
截止电压与入射光强无 关，而与入射光频率具有线 性关系。
e
|Ua
|
1 2
m
2 max
1 2
m
2 max
高二物理竞赛课件：康普顿效应(共14张PPT)
0
(1
cos )
2m0c2h(
0
)
解得：
0
c
c
0
h (1 cos )
m0c
c(1cos )
实验规律
c
h m0c
6.63 1034 9.11031 3108 m =
2.4310-3nm 等于实验值
康普顿公式 h (1 cos) 2h sin2
m0c
m0c 2
康普顿波长
C
h m0c
n n 2
2
f
i
n f 1,2,3,4,,
ni nf 1, nf 2, nf 3,
里德伯常量 R 1.0973731534 107 m1
氢原子光谱规律启发人们对原
二 实验结果
散射出现了≠0的现象，
称为康普顿散射。
散射曲线的三个特点：
90o
1、除原波长0外，出现了移 向长波方面的新的散射波长。
2、新波长 随散射角 的增
大而增大。
135o
3、当散射角增大时，原波长
的谱线强度降低，而新波长的谱
线强度升高。
0.709 0.749 波长（Ao ）
实验表明： 新散射波长 > 入射波长0
波长的偏移 = 0 只与散射角 有关，和
散射物质无关。
实验规律：
c (1
cos
)
2c
sin2
2
c = 2.4110-2Å = 2.4110-3nm（实验值）
c 称为电子的康普顿波长
只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才
显著，因此要用X射线才能观察到。
三 经典理论的困难 经典电磁理论预言，散射辐射具有和入射辐射
康普顿效应ppt课件
米氏散射
当光线通过大气中的气溶胶时，会发生米氏散射。米氏散射的散射强度与波长 的二次方成反比。
相关诺贝尔奖得主介绍
康普顿
康普顿因发现康普顿效应而获得 1927年诺贝尔物理学奖。
德布罗意
德布罗意提出物质波理论，认为所 有微观粒子都具有波粒二象性，并 因此获得1929年诺贝尔物理学奖 。
戴维森和汤姆逊
光学仪器设计
在光学仪器设计中，利用康普顿效应可以更好地控制和调 整光的传播路径和聚焦，提高仪器的准确性和稳定性。
医学成像与诊断
康普顿效应在医学成像与诊断中发挥了重要作用，如X射 线和CT成像技术，通过探测光子与物质相互作用产生的散 射和能量变化来获取人体内部结构信息。
对未来科技发展的启示
1 2 3
偏转角的大小取决于入射光子的能量、物质的性质以及碰撞过程中的散射角。
通过测量偏转角，可以研究物质的结构和性质，以及光子与物质的相互作用机制。
03
康普顿效应的实验验证
实验设备与材料
康普顿散射实验装置 光电倍增管
X射线源 测量仪器
实验步骤与操作
将X射线源放置在实验装置的一端 ，将光电倍增管放置在另一端， 用于检测散射后的X射线。
康普顿散射的过程
入射光子与物质原子或分子的电子发 生碰撞，传递能量和动量给电子。
散射光子的能量低于入射光子的能量 ，这是由于部分能量传递给电子。
电子获得能量后，跃迁到更高能级， 并释放出一个与入射光子方向不同的 散射光子。
康普顿效应的定量描述
康普顿散射的偏转角是一个重要的物理量，它描述了散射光子与入射光子之间的夹 角。
康普顿效应PPT课件
contents
目录
• 康普顿效应概述 • 康普顿效应的物理原理 • 康普顿效应的实验验证 • 康普顿效应的意义与影响 • 康普顿效应的扩展知识
当光线通过大气中的气溶胶时，会发生米氏散射。米氏散射的散射强度与波长 的二次方成反比。
相关诺贝尔奖得主介绍
康普顿
康普顿因发现康普顿效应而获得 1927年诺贝尔物理学奖。
德布罗意
德布罗意提出物质波理论，认为所 有微观粒子都具有波粒二象性，并 因此获得1929年诺贝尔物理学奖 。
戴维森和汤姆逊
光学仪器设计
在光学仪器设计中，利用康普顿效应可以更好地控制和调 整光的传播路径和聚焦，提高仪器的准确性和稳定性。
医学成像与诊断
康普顿效应在医学成像与诊断中发挥了重要作用，如X射 线和CT成像技术，通过探测光子与物质相互作用产生的散 射和能量变化来获取人体内部结构信息。
对未来科技发展的启示
1 2 3
偏转角的大小取决于入射光子的能量、物质的性质以及碰撞过程中的散射角。
通过测量偏转角，可以研究物质的结构和性质，以及光子与物质的相互作用机制。
03
康普顿效应的实验验证
实验设备与材料
康普顿散射实验装置 光电倍增管
X射线源 测量仪器
实验步骤与操作
将X射线源放置在实验装置的一端 ，将光电倍增管放置在另一端， 用于检测散射后的X射线。
康普顿散射的过程
入射光子与物质原子或分子的电子发 生碰撞，传递能量和动量给电子。
散射光子的能量低于入射光子的能量 ，这是由于部分能量传递给电子。
电子获得能量后，跃迁到更高能级， 并释放出一个与入射光子方向不同的 散射光子。
康普顿效应的定量描述
康普顿散射的偏转角是一个重要的物理量，它描述了散射光子与入射光子之间的夹 角。
康普顿效应PPT课件
contents
目录
• 康普顿效应概述 • 康普顿效应的物理原理 • 康普顿效应的实验验证 • 康普顿效应的意义与影响 • 康普顿效应的扩展知识
第2节 光电效应和康普顿效应
2. 光电效应实验规律 ①.光电流与光强的关系 光电流与光强的关系 阳 A 阴 极 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 极 ②.截止频率ν0 ----红限 截止频率 红限 对于每种金属材料， 对于每种金属材料，都相应的有一确 G 定的截止频率ν0 。 V •当入射光频率 •当入射光频率ν > ν0 时，电子才能逸 出金属表面； 出金属表面； 光电流正比于光强。 当ν > ν0 时， 光电子初动能 Ek 0 ∝ ν 光电流正比于光强。 与光强无关。 反向遏止电压 | U 0 |∝ ν 与光强无关。
12
二、康普顿效应
引言：爱因斯坦断言：光是由光子组成， 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。 是由光子组成的还是康普顿实验。 1.光的散射 1.光的散射 光束通过光学性质不均匀的介质时， 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 光的散射。 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。 光的偏振状态也不同。 2.康普顿效应 2.康普顿效应 射线通过物质散射时， 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， 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θ有关，而与入射线波长λ 其波长的改变量与散射角θ有关，而与入射线波长λ0和 散射物质都无关。 散射物质都无关。
W 石英 窗 K
经典理论无法解释光电效应的实验结果。 经典理论无法解释光电效应的实验结果。 经典认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大， 经典认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大， 光波的电场强度的振幅也越大， 光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的 力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说， 力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说， 光电子的能量应该随着光强度的增加而增大， 光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与 入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。 入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。 光电效应实验表明： 光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且 与频率有关，光电子初动能也与频率有关。 与频率有关，光电子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； 高于红限，既使光强很弱也有光电流；频率低于红限 无论光强再大也没有光电流。 时，无论光强再大也没有光电流。 光电效应具有瞬时性。 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。 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， 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 光量子假设。 础上提出光子理论，提
高考物理一轮复习 第16章第3讲 光电效应、康普顿效应及波粒二象限课件 鲁科
【案例2】 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，正确的是________． A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性 B．单个光子通过双缝后的落点可以预测 C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性
MOMODA POWERPOINT
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Fusce id urna blandit, eleifend nulla ac, fringilla purus. Nulla iaculis tempor felis ut cursus.
【案例1】 (2010·江苏高考)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________． 【答案】 减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
【即时巩固1】 (2009·辽宁、宁夏理综)关于光电效应，下列说法正确的是________． A．极限频率越大的金属材料逸出功越大 B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
2．对不确定关系的正确理解 (1)不确定关系告诉我们，不能准确地把握粒子的运动状态，对应每时刻的情况更无从谈起，因而不能用“轨道”来描述粒子的运动． (2)除位置和动量的不确定关系外，还有其他不确定关系，例如时间和动能的不确定关系．
MOMODA POWERPOINT
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【案例1】 (2010·江苏高考)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________． 【答案】 减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
【即时巩固1】 (2009·辽宁、宁夏理综)关于光电效应，下列说法正确的是________． A．极限频率越大的金属材料逸出功越大 B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
2．对不确定关系的正确理解 (1)不确定关系告诉我们，不能准确地把握粒子的运动状态，对应每时刻的情况更无从谈起，因而不能用“轨道”来描述粒子的运动． (2)除位置和动量的不确定关系外，还有其他不确定关系，例如时间和动能的不确定关系．
鲁科版选修3-55.1光电效应5.2康普顿效应课件
1.基本知识 (1)康普顿效应 X 射线在石墨上散射时，发现部分散射光的波长_变__长___， 波长改变的多少与_散__射__角_有关．这种现象称为_康__普__顿__效__应__． (2)康普顿的理论 当光子与电子相互作用时，既遵守_能__量___守恒定律．又 遵守_动__量___守恒定律，在碰撞中光子将能量 hν 的一部分传 递给了__电__子____，光子能量减少，波长___变__长____．
【解析】 依据光电效应方程 Ek＝hν－W 可知，Ek－ν 图线的斜率代表普朗克常量 h，因此钨和锌的 Ek－ν 图线应 该平行．图线的横截距代表极限频率 ν0，而 ν0＝Wh ，因此钨 的 ν0 小些．综上所述，A 图正确．
【答案】 A
对康普顿效应的理解
【问题导思】 1．X 射线照在石墨上会有什么现象？ 2．光子和电子碰撞后，波长会改变吗？ 3．经典理论能解释康普顿现象吗？
金属时的动能，光电子的最大初 能与光电子
动能是指在光电效应中从金属 的最大初动
表面直接向外飞出的电子所具 能
有的动能
Ek≤Ekm
E 总＝Nhν
光子的能量 光子的能量 E＝hν；入射光的强 N—单位时间
与入射光的 度指单位时间内照射到金属表 照在单位面
强度
面单位面积上的总能量
积上的光子
数
2.对光电效应方程 hν＝W＋12mv2 的理解
(2013·西安一中检测)关于光的波粒二象性，下列说 法中正确的是( )
A．光的频率越高，衍射现象越容易看到 B．光的频率越高，粒子性越显著 C．大量光子产生的效果往往显示波动性 D．光的波粒二象性否定了光的电磁说 【审题指导】 (1)波粒二象性是对光本质的描述． (2)频率高低影响光的粒子性和波动性的表现． (3)大量光子波动性显著，少量光子粒子性显著．
【解析】 依据光电效应方程 Ek＝hν－W 可知，Ek－ν 图线的斜率代表普朗克常量 h，因此钨和锌的 Ek－ν 图线应 该平行．图线的横截距代表极限频率 ν0，而 ν0＝Wh ，因此钨 的 ν0 小些．综上所述，A 图正确．
【答案】 A
对康普顿效应的理解
【问题导思】 1．X 射线照在石墨上会有什么现象？ 2．光子和电子碰撞后，波长会改变吗？ 3．经典理论能解释康普顿现象吗？
金属时的动能，光电子的最大初 能与光电子
动能是指在光电效应中从金属 的最大初动
表面直接向外飞出的电子所具 能
有的动能
Ek≤Ekm
E 总＝Nhν
光子的能量 光子的能量 E＝hν；入射光的强 N—单位时间
与入射光的 度指单位时间内照射到金属表 照在单位面
强度
面单位面积上的总能量
积上的光子
数
2.对光电效应方程 hν＝W＋12mv2 的理解
(2013·西安一中检测)关于光的波粒二象性，下列说 法中正确的是( )
A．光的频率越高，衍射现象越容易看到 B．光的频率越高，粒子性越显著 C．大量光子产生的效果往往显示波动性 D．光的波粒二象性否定了光的电磁说 【审题指导】 (1)波粒二象性是对光本质的描述． (2)频率高低影响光的粒子性和波动性的表现． (3)大量光子波动性显著，少量光子粒子性显著．
相关主题
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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。
13
一般处理光电效应的问题，要用到以下几个关系：
h
1m 2
vm2
A
|Ua|kU0,
（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。
e|Ua | 12mm2 ax
12mm 2 axekeU0
光电效应康普顿效应优秀课件
1
一、光电效应
１、现象
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。
光电效应是在1888年，赫兹做验证电磁波的实 验中发现的。
•外光电效应
由于金属表面的电子吸收外界的光子， 克服金属 的束缚而逸出金属表面的现象。
•内光电效应
一些晶体或半导体在受到光照时，其内部的原子
6
实验表明：
|Ua|kU0,
U a CsK Cu
式中 K 和U0 都是正数，K 是
o
一个普适恒量，不随金属的种类
而变；U0对同一种金属是一个恒
U0
量，不同金属U0的值不同，即与
金属的种类有关。
e|Ua|ekeU 0,
即:为 1 2mm 2 axekeU 0,
表明：光电子逸出时的最大初动能随入射光的频率线性
A h
h12mem2h0
2h me
c
0
29 .1 6.6 1 110 3 0 314 43 3 . 81 51800 94.6 21104
5.7 2150 m /s 15
５、光的波粒二象性
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。
增加，而与入射光的强度无关。
7
3）产生光电效应的条件（截止频率0 ——红限）
要产生光电效应，必须有：
1 2mm 2 axek eU 00, 即:
U0 , 令:
k
0
U0 k
,
所以，当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属 表面。 0 称为光电效应的红限。
截止频率与材料有关与光强无关。
对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率0 。 而当入射光频率 < 0 时，无论光强多大也无电
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。
即认为：一束光是一粒粒以光速 c 运动的粒子流，
这些粒子称为光量子，简称光子。每一个光子的能量
为 =h 。其中 为光的频率，h为普朗克常数。
不同频率的光子具有不同的能量。
一束频率为 ν 单色平
行光的光强，等于单位时
间垂直通过单位横截面积
的光子数N与每一光子能
量h 的乘积。 INh
10
2、 爱因斯坦光电效应方程
释放的光电子仍留在材料内部，使材料的导电性增强，
这被称为内光电效应。
2
研究光电效应主要是要解决以下问题： １）当光照射到金属表面时，从金属表面逸出来的光 电子数和什么因素有关； ２）光电子的初动能由什么因素决定； ３）产生光电子的条件是什么； ４）如何从理论上解释光电效应。
3
2、光电效应的实验规律
ekh
U0
A e
0
A AU0 h ek k
14
例：铂的逸出功为6.3eV，求：铂的截止频率0 。
解：
0
A h
1eV 1.611 0J 9
0
6.31.61019 6.61034
9.61014Hz
例：钾的截止频率0 =4.621014Hz，以波长=435.8nm
的光照射，求：钾放出光电子的初速度。
解：Ek0A 0
相对论能量和动量关系
2 p2c202
光子 00, pc
h h
p
cc 光子能量和动量为： h
P h h c
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。
16
h
Ph/
─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。
为光电子的最大初动能。
11
3、光电效应的解释
h
1 2
mm2
A
１） 截止频率0 （红限）的解释
Ek0 0 , hA0,
0
A h
hA,
A h
0
不同金属具有不 同的截止频率。
当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属表面，
产生光电效应。
２） Ek0 , | Ua | 的解释
由
Ek0 e|Ua |
hA 可知，Ua
光线经石英窗照 在光电管的阴极Ｋ上， 就有电子从阴极表面 逸出——光电子。
光电子在电场的 作用下向阳极Ａ运动， 形成光电流。
W石英窗
阳A
极
K阴
极
A V
4
光电效应的实验规律： １）光电流与入射光强的关系
饱和光电流强度与入射 光强度成正比。
I饱和 Ne
im2 i im1
Ua o
I2 I1
I2 I1
U
所以，单位时间从金属表面逸出的总的光电子 数与入射光强成正比。
5
２）光电子初动能与入射光频率的关系
光电流恰为0时所加的反向 电压 Ua 称为截止电压。
当 K、A 间加反向电压，光
im2 i im1
o 电子克服电场力作功。当逸出时 Ua
初速度最大的光电子也不能到达
I2 I1
I2 I1
U
阳极，光电流就为0，满足：
Ekmax12mmax2 e|Ua |
截止电压的大小反映光电子初动能的大小。
子逸出金属表面。
４）光电效应是瞬时的。
当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸 出。从光开始照射，到光电逸出所需时间<10-9s。 8
9
为了解释光电效应，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说 的基础上提出光量子假设。
二、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具有粒子性。
h
e
A e
初动能及反向截止电压与 成正比，而与光强无关。
ห้องสมุดไป่ตู้
12
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。
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。
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
在光电效应中，金属中的一个电子吸收一个
光子后，就获得 h 的能量，
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：
h 12mm2 A （爱因斯坦光电效应方程）
式中：A为电子逸出金属表面所需作的功，称为逸出
功；EK0
1 2
mm2
13
一般处理光电效应的问题，要用到以下几个关系：
h
1m 2
vm2
A
|Ua|kU0,
（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。
e|Ua | 12mm2 ax
12mm 2 axekeU0
光电效应康普顿效应优秀课件
1
一、光电效应
１、现象
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。
光电效应是在1888年，赫兹做验证电磁波的实 验中发现的。
•外光电效应
由于金属表面的电子吸收外界的光子， 克服金属 的束缚而逸出金属表面的现象。
•内光电效应
一些晶体或半导体在受到光照时，其内部的原子
6
实验表明：
|Ua|kU0,
U a CsK Cu
式中 K 和U0 都是正数，K 是
o
一个普适恒量，不随金属的种类
而变；U0对同一种金属是一个恒
U0
量，不同金属U0的值不同，即与
金属的种类有关。
e|Ua|ekeU 0,
即:为 1 2mm 2 axekeU 0,
表明：光电子逸出时的最大初动能随入射光的频率线性
A h
h12mem2h0
2h me
c
0
29 .1 6.6 1 110 3 0 314 43 3 . 81 51800 94.6 21104
5.7 2150 m /s 15
５、光的波粒二象性
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。
增加，而与入射光的强度无关。
7
3）产生光电效应的条件（截止频率0 ——红限）
要产生光电效应，必须有：
1 2mm 2 axek eU 00, 即:
U0 , 令:
k
0
U0 k
,
所以，当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属 表面。 0 称为光电效应的红限。
截止频率与材料有关与光强无关。
对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率0 。 而当入射光频率 < 0 时，无论光强多大也无电
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。
即认为：一束光是一粒粒以光速 c 运动的粒子流，
这些粒子称为光量子，简称光子。每一个光子的能量
为 =h 。其中 为光的频率，h为普朗克常数。
不同频率的光子具有不同的能量。
一束频率为 ν 单色平
行光的光强，等于单位时
间垂直通过单位横截面积
的光子数N与每一光子能
量h 的乘积。 INh
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2、 爱因斯坦光电效应方程
释放的光电子仍留在材料内部，使材料的导电性增强，
这被称为内光电效应。
2
研究光电效应主要是要解决以下问题： １）当光照射到金属表面时，从金属表面逸出来的光 电子数和什么因素有关； ２）光电子的初动能由什么因素决定； ３）产生光电子的条件是什么； ４）如何从理论上解释光电效应。
3
2、光电效应的实验规律
ekh
U0
A e
0
A AU0 h ek k
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例：铂的逸出功为6.3eV，求：铂的截止频率0 。
解：
0
A h
1eV 1.611 0J 9
0
6.31.61019 6.61034
9.61014Hz
例：钾的截止频率0 =4.621014Hz，以波长=435.8nm
的光照射，求：钾放出光电子的初速度。
解：Ek0A 0
相对论能量和动量关系
2 p2c202
光子 00, pc
h h
p
cc 光子能量和动量为： h
P h h c
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。
16
h
Ph/
─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。
为光电子的最大初动能。
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3、光电效应的解释
h
1 2
mm2
A
１） 截止频率0 （红限）的解释
Ek0 0 , hA0,
0
A h
hA,
A h
0
不同金属具有不 同的截止频率。
当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属表面，
产生光电效应。
２） Ek0 , | Ua | 的解释
由
Ek0 e|Ua |
hA 可知，Ua
光线经石英窗照 在光电管的阴极Ｋ上， 就有电子从阴极表面 逸出——光电子。
光电子在电场的 作用下向阳极Ａ运动， 形成光电流。
W石英窗
阳A
极
K阴
极
A V
4
光电效应的实验规律： １）光电流与入射光强的关系
饱和光电流强度与入射 光强度成正比。
I饱和 Ne
im2 i im1
Ua o
I2 I1
I2 I1
U
所以，单位时间从金属表面逸出的总的光电子 数与入射光强成正比。
5
２）光电子初动能与入射光频率的关系
光电流恰为0时所加的反向 电压 Ua 称为截止电压。
当 K、A 间加反向电压，光
im2 i im1
o 电子克服电场力作功。当逸出时 Ua
初速度最大的光电子也不能到达
I2 I1
I2 I1
U
阳极，光电流就为0，满足：
Ekmax12mmax2 e|Ua |
截止电压的大小反映光电子初动能的大小。
子逸出金属表面。
４）光电效应是瞬时的。
当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸 出。从光开始照射，到光电逸出所需时间<10-9s。 8
9
为了解释光电效应，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说 的基础上提出光量子假设。
二、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具有粒子性。
h
e
A e
初动能及反向截止电压与 成正比，而与光强无关。
ห้องสมุดไป่ตู้
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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。
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。
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
在光电效应中，金属中的一个电子吸收一个
光子后，就获得 h 的能量，
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：
h 12mm2 A （爱因斯坦光电效应方程）
式中：A为电子逸出金属表面所需作的功，称为逸出
功；EK0
1 2
mm2