1、.,問題：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程？,.,光的本性,T/年,波動性,粒子性,1801,托馬斯楊 雙縫干涉 實驗,1814,菲涅耳 衍射實驗,赫茲 電磁波實驗,赫茲 發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng),牛頓微粒說占主導(dǎo)地位,波動說 漸成真理,.,.,2.2涅槃鳳凰再飛翔,.,用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。,一、光電效應(yīng)現(xiàn)象,表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電,.,用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時

2、，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。,表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電,一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,.,1.什么是光電效應(yīng),當(dāng)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)的實驗規(guī)律,光電子定向移動形成的電流叫光電流,.,一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,2.光電效應(yīng)實驗規(guī)律,（1）存在飽和電流,光照不變，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。,因為光照條件一定時，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。,實驗表明： 入射光越強，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。,.,：使光電流減小到零的反向電壓,+ + + +

3、+ +,一 一 一 一 一 一,v,加反向電壓，如右圖所示：,光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若,最大的初動能,U=0時，I0，,因為電子有初速度,則I=0，式中UC為遏止電壓,一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,(2)存在遏止電壓和截止頻率,a.存在遏止電壓UC,U,K,A,.,I,I,s,U,a,O,U,黃光（ 強）,黃光（ 弱）,光電效應(yīng)伏安特性曲線,遏 止 電 壓,飽 和 電 流,一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,蘭光,U,b,(2)存在遏止電壓和截止頻率,.,實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光, 無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的. 光的頻率 改變是，遏止電壓也會改變。,一.光

4、電效應(yīng)的實驗規(guī)律,(2)存在遏止電壓和截止頻率,a.存在遏止電壓UC,光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強弱無關(guān)。,.,經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)：,一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,b.存在截止頻率c,對于每種金屬，都相應(yīng)確定的截止頻率c 。,當(dāng)入射光頻率 c 時，電子才能逸出金屬表面；,當(dāng)入射光頻率 W0時，才有光電子逸出， 就是光電效應(yīng)的截止頻率。,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。,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。,三.愛因斯坦的光量子假設(shè),.,由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,榮獲1

5、921年諾貝爾物理學(xué)獎。,愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因為它完全違背了光的波動理論。,4.光電效應(yīng)理論的驗證,美國物理學(xué)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。,三.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(xué)的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎,密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎,。,.,可以用于自動控制，自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。,四.光電效應(yīng)在近

6、代技術(shù)中的應(yīng)用,1.光控繼電器,可對微弱光線進行放大，可使光電流放大105108 倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。,2.光電倍增管,.,應(yīng) 用,光電管,光,電源,電流計,I,A,K,.,康普頓效應(yīng),第2課時,2.2涅槃鳳凰再飛翔,.,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),1923年康普頓在做 X 射線通過物質(zhì)散射的實驗時，發(fā)現(xiàn)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)。,一.康普頓效應(yīng),.,3.康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：,晶體,

7、光闌,探 測 器,0,散射波長,一.康普頓效應(yīng),.,康普頓正在測晶體對X 射線的散射,按經(jīng)典電磁理論： 如果入射X光是某 種波長的電磁波， 散射光的波長是 不會改變的！,一.康普頓效應(yīng),.,康普頓散射曲線的特點：,a.除原波長0外出現(xiàn)了移向長波方向的新的散射波長 。,b.新波長 隨散射角的增大而增大。,散射中出現(xiàn) 0 的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。,波長的偏移為,一.康普頓效應(yīng),.,稱為電子的Compton波長,只有當(dāng)入射波長0與c可比擬時，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。,波長的偏移只與散射角 有關(guān)，而與散射物質(zhì) 種類及入射的X射線的波長0 無關(guān)，

8、,c = 0.0241=2.4110-3nm（實驗值）,一.康普頓效應(yīng),.,1.經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時遇到的困難,二.康普頓效應(yīng)解釋中的疑難,根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過物質(zhì)時，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。,無法解釋波長改變和散射角關(guān)系。,.,2.光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋,二.康普頓效應(yīng)解釋中的疑難,若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。,若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論， 碰撞前后光

9、子能量幾乎不變，波長不變。,因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)。,.,1.有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè)；,2.首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設(shè)；,3.證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。,康普頓的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的 幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于 “混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只 考慮能量守恒，后來才認(rèn)識到還要用動量守恒。,康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎。,三.康普頓散射實驗的意義,.,康普頓,1927年獲諾貝爾物理學(xué)獎,(1892-1962)美國物理學(xué)家,1927,.,19251926

10、年，吳有訓(xùn)用銀的X射線(0 =5.62nm) 為入射線, 以15種輕重不同的元素為散射物質(zhì)，,4.吳有訓(xùn)對研究康普頓效應(yīng)的貢獻,1923年,參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)的研究工作.,對證實康普頓效應(yīng)作出了 重要貢獻。,在同一散射角( )測量 各種波長的散射光強度，作 了大量 X 射線散射實驗。,三.康普頓散射實驗的意義,.,四.光子的動量,.,動量能量是描述粒子的, 頻率和波長則是用來描述波的,.,光的粒子性,一、光電效應(yīng)的基本規(guī)律,小結(jié),1.光電效應(yīng)現(xiàn)象,2.光電效應(yīng)實驗規(guī)律,對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，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)； 當(dāng)

11、入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比； 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； 入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.,.,（3）光子說對光電效應(yīng)的解釋,（2）愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,三、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,（1）光子：,二、光電效應(yīng)解釋中的疑難,.,1.在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，,這時( ) A.鋅板帶正電，指針帶負(fù)電 B.鋅板帶正電，指針帶正電 C.鋅板帶負(fù)電，指針帶正電 D.鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電,B,練習(xí),

12、.,2.一束黃光照射某金屬表面時，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是( ) A.延長光照時間 B.增大光束的強度 C.換用紅光照射 D.換用紫光照射,D,練習(xí),.,4. 能引起人的視覺感應(yīng)的最小能量為10-18J，已知可見光的平均波長約為0.6m，則進入人眼的光子數(shù)至少為 個，恰能引起人眼的感覺.,練習(xí),3,.,5.關(guān)于光電效應(yīng)下述說法中正確的是( ) A.光電子的最大初動能隨著入射光的強度增大而增大 B.只要入射光的強度足夠強，照射時間足夠長，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān) D.任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng),練習(xí),D,.,練習(xí),課本P39,1、在可見光范圍內(nèi)，哪種顏色光的光子能量最大？想想看，這種光是否一定最亮？為什么？,在可見光范圍內(nèi)，紫光的光子能量最大，因為其頻率最高。,紫光不是最亮的。,一為光強，,因為光的亮度由兩個因素決定，,二為人眼的視覺靈敏度。,在光強相同的前提