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1、光电效应光电效应:光线照射到金属表面时,会有电子从金属表面逸出的现象.逸出的电子称为光电子.1.实验装置光从真空玻璃管的入射窗口射向阴极K阴极K发出电子阳极A接收电子阴极与阳极之间加电压电压表V用来测量阴极与阳极之间的电势差电流计G用来测量回路中形成的电流2.实验规律(1)饱和电流保持入射光的频率和光强不变(i)在一定的电压范围内光电流随电压的增加而增大,(ii)当电压达到一定值时,光电流达到饱和状态.(2)截止频率(i)当入射光的频率小于某个值时,不会产生光电流,与入射光的强度和照射时间无关;(ii)当入射光的频率大于这个值时,入射光一照射到阴极上即产生光电流.称为这种金属的截止
2、频率或红限频率,相应的波长称为红限波长.截止频率与金属有关,大多数金属的截止频率在紫外区.(3)遏止电压从阴极发出的电子具有动能,AK间的电压为0时的光电流不为0,在AK间加上反向的电压并逐渐增大时,光电流就会减小,使光电流为0对应的反向电压称为遏止电压.当AK间的电压为遏止电压时,光电子的最大初动能全部用来克服电场力做功.遏止电压与光强无关,与入射光的频率成线性关系为斜率,直线与横坐标轴的交点为金属的红限频率.(见P.122图13.6)在存在光电效应的情况下,光线照到金属上立刻有光电子从金属逸出;在不能产生光电效应的情况下,不管入射光照射多久都不会有光电子从金属逸出.这种情况不能
3、够用经典理论来解释.Einstein光子假说和光电效应方程Einstein:将一束光看成一束以光速运动的粒子流,这些粒子称为光量子(光子).一个频率为的光量子的能量为普朗克常数.一个电子吸收一个频率为的光子时电子的能量增加了,一部分能量用来克服脱离金属表面所需要的逸出功,其余部分成为电子脱离金属表面后所具有的最大初动能.称为Einstein光电效应方程.当入射光的频率刚好使电子克服逸出功脱离金属表面时,电子不具有初动能,不同的金属的逸出功是不同的,而同种金属的逸出功则是一个固定的值.在产生光电效应的情况下,饱和电流与入射光的强度成正比.光的强度取决于单位时间内通过与光的传播方向垂直
4、的单位面积的能量(能流密度,光强越大,照射到阴极上的光子数越多,逸出的电子就越多,饱和电流越大.当入射光的能量小于逸出功时,由于一个电子不可以同时吸收两个光子,从而电子获得的能量不足以克服逸出功而脱离金属表面,而电子吸收一个光子所增加的能量的过程是短暂的,因此,在这种情况下,不论光有多强,照射时间持续多久,都不会产生光电效应.光子的能量与动量(光的波粒二象性)由相对论的质量光子以光速运动,,即光子的静质量为0.(P.7)7某金属产生光电效应的红限为,当用频率为的单色光照射该金属时,从金属中逸出的光电子(质量为)的德布罗意波长为(P.9)7某金属产生的光电效应的红限波长为,今以波长为
5、的单色光照射该金属,金属释放出的电子(质量为)的动量大小为[](P.9)7已知钾的逸出功为,如果用波长为的光照射在钾上,则光电效应的遏止电压的绝对值从钾表面发射出电子的最大速度(P.12)8用频率为的单色光照射某种金属时,逸出的光电子的最大动能为.若改用频率为的单色光照射此种金属时,则逸出光电子的最大动能为[]康普顿散射光子与原子的外层静止的自由电子发生弹性碰撞.现象:在散射光中除了有入射光的波长成分外,还有比入射光波长更长的波长成分.称为康普顿波长.康普顿效应中,入射光波长、散射光波长及散射角之间的关系:入射光波长:散射光波长:散射角(P.7)6在康普顿散射中,如果反冲电子的速度
6、为光速的60%,则因散射使电子获得的能量是其静止能量的倍.计算过程实际上是相对论的内容.补充光子能量为的X射线,入射到某种物质而发生康普顿散射.若反冲电子的能量为,则散射光波长的与入射光波长之比值为[]氢原子光谱氢原子的能级氢原子能级跃迁公式为里德伯常数氢原子光谱的线系氢原子从第能级向第能级跃迁时形成不同的线系()赖曼系:巴耳末系:帕邢系:布拉开系:普丰德系:(P.7)6(同.13)6)处于基态的氢原子被外来单色光激发后发出的光仅有三条谱线,问此外来光的频率为多少?(里德伯常数)物质波(德布罗意波)德布罗意提出一切实物粒子(电子、质子、中子等)都具有波粒二象性.德布罗意公式(实物粒
7、子的能量与动量及频率与波长的关系)与实物粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波.(P.7)四(同(P.13)7)已知某电子的德布罗意波长和光子的波长相同.(1)它们的动量大小是否相同?为什么?(2)它们的(总)能量是否相同?为什么?(1)电子与光子的动量相同;(2)光子的能量电子以速度运动时的能量电子与光子的能量不同.如不懂此题如何处理?(P.9)8电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为的静电场加速后,其德布罗意波长为,则约为[]普朗克常数没有符合的答案两种方法得到不
