普通物理勻 铍B 9.4×1014 319紫外 3.9 钛Ti 9.9×1014 303 汞 109×105 金Au 1.16×10 根据光电方程,可以得到 金属中电子是一次全部吸收入射光子的能量,因此,光电效应的产生无需积累能量的时间。这就说明 了光电效应的瞬时性 按照爱因斯坦光子理论:光照射到金属K极,实际上是单个光子能量为hv的光子束入射到K极, 光子与K极内的电子发生碰撞。当电子一次性地吸收了一个光子后,便获得了hv的能量而立刻从金属 表面逸出,没有明显的时间滞后,这也正是光的“粒子性”表现。 至此,爱因斯坦不仅完美解释了光电效应,还使人们对光的本性的认识有了质的飞跃一波动性兼具 粒子性(量子性) 4、光的波粒二象性 光子不仅具有能量,还具有质量、动量等一般粒子共有的特性,光子的质量可表示为 h hv h 光子的动量为 p=moc 由于光子有动量,当光照射到物体表面时,将对物体的反射面或吸收面施以压力。列别捷夫曾用精密 的实验方法测得非常微小的光压,直接证实了光子的动量和能量的关系 光子理论圆满地解释了光电效应,同时它能解释光的波动说所不能解释的其他许多现象,从而确立了 光的粒子性。因此光不仅具有波动性,换具有粒子性,上述二式将光的双重性质联系了起来,光的这种双 重性质称为光的波粒二象性。 5、光电效应的应用 光电效应的应用极为广泛。应用光电效应的原理 可制成真空光电管,这种光电管的灵敏度很高,可用 于记录和测量光的强度,作为光电光度计,也用于有 声电影、电视和自动控制等装置。 接控制机构一 光信号→电信号 可制成光电管和固态光电探测器 光电倍增管,用来探测弱光; 光控继电器,自动控制,自动计数和工业检测等; 光电导摄像管,用在电影、电视等行业; 光敏电阻( Photo resistance),以来进行测量。 可见光:ZnS(硫化锌),Cds(硫化镉),CdSe(硒化镉) 近红外:Si,Ge,PbS,lPb 光电子谱( Photoelectron Spectrum) 分析光电效应所产生的光电子的能量分布,已成为一种有效的表面分析手段,例如 XPS—X射线光电子谱 1921年爱因斯坦获 Nobel物理奖,以表彰他在理论物理的贡献,特别在发现光电效应规律方面的成就。 爱因斯坦关于光电效应的理论揭示了光的粒子性。 在不同的条件下,光的表现侧重点不同 传播—波动性:干涉、衍射 相互作用——粒子性 小结
普通物理学 1.黑体辐射 1)什么叫黑体 2)黑体辐射的实验规律 3)经典理论的困难 4)普朗克假设以及黑体辐射问题的解决。 2.光电效应: 1)什么是光电效应 2)光电效应的实验规律 3)经典理论的困难 4)爱因斯坦光电方程以及光电效应问题的解决 3.光的波粒二象性
普通物理学 §18-3康普顿效应 Compton Effect 康普顿( Arthur Holly Copton,1892-1962) 美国物理学家。他的重大贡献是在X射线的衍射方面研究中,发出了康普顿效应。为此,他与戌尔逊 共同获得了1927年的诺贝尔奖金。 康普顿效应是电子对ⅹ射线、γ射线以及其他短波带高能电磁辐射的弹性散射引起的波长增大的现 象,这是物质吸收辐射能的主要方式。当高能电磁辐射射入物质后,在散射波中即存在原波长,也存在增 大了的波长,散射特的原子序数越大,散射波中波长增大部分的强度和原波长部分的强度之比越小。这是 康普顿在1922年和1923年研究Ⅹ射线散射时发现的。康普顿效应的发现,证实了电磁辐射的波粒二象性, 也奠定了量子力学的重要基础 此外,康普顿对光子、￥射线和宇宙射线等方面都有相当大贡献。在原子能的军事应用和研究、原子 弹用的钚的合成等工作中,他也作出了成绩。康普顿参加了美国原子弹制造的曼哈顿计划,并领导了生产 钚的研究工作 1、康普顿效应 1919年,康普顿研究了射线与X射线的散射问题。 他先是确定了射线被物质散射后波长变长的事实;他使 探测器 Ⅹ射线透射到石墨上,经石墨散射后,对不同方向的散射 强度进行测量,发现在散射光谱中除有与入射射线波长A 入射光 0相同的射线外,同时还有波长A>A0的射线,这种改变 波长的散射称为康普顿效应 散射体 X光管 实验装置如图所示,X光管发出一定波长的X射线 通过光阑后成为一束狭窄的X射线,投射到散射物质上 用摄谱仪可以测不同方向上散射光波长及相对强度。 康普顿因发现此效应而在1927年获 Nobel物理奖。 1926年,我国物理学家吴有训对不同的散射物质进行了研究,得出 (1)波长的偏移Aλ=λ-λ随散射角φ而异;当散射角增大时,波长的偏移也随之增大,而且随着散射 角的增大,原波长的谱线强度增大 (2)在同一散射角下,对于所有散射物强度随散射物质的原子序数的增大而增加,新波长的谱线强度随 Ⅹ射线通过物质散射时,波长发生变化,散射后的波长强度有两个峰值,一个与原来波长相同,而另 个与散射角有关 2.光子理论的解释 (1)经典电磁理论无法解释康普顿效应 电磁波通过散射物质时,物质中带电粒子作受迫振动,从 凡L 入射波吸收能量,同时又作为新的波源向四周辐射电磁波,形 成散射光,从波动观点来看,带电粒子作受迫振动的频率等于 入射光的频率,因而散射光的频率或波长与入射光相同 (2)康普顿效应的量子理论解释 Qp=45 入射光 ①定性解释 散射体 根据光子理论,Ⅹ射线单光子与物质中受原子核束缚较弱 的电子发生碰撞,在碰撞过程中,一个电子吸收一个光子的能量后,发射一个散射光子,当光子向某一方 向散射时,电子受到反冲而获得一定的动量和能量。假设在碰撞过程中,动量与能量都是守恒的,由于反 冲,电子带走一部分能量与动量,因而散射出去的光量子的能量与动量都相应地减小,而光子的能量与频