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时间:2019-10-05
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1、凤凰涅磐再飞翔江西金太阳新课标资源网主编整理光电效应问题1:回顾前面的学习,总结人类对光的本性的认识的发展过程?用弧光灯照射擦得很亮的锌板,(注意用导线与不带电的验电器相连),使验电器张角增大到约为30度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。。一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电定义:在光(包括不可见光)的照射下,从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子1.什么是光电效应当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为光电效应。逸出的
2、电子称为光电子。一、光电效应阳极阴极石英窗光线经石英窗照在阴极上,便有电子逸出----光电子。光电子在电场作用下形成光电流。2.光电效应的实验规律1.光电效应实验阳极阴极将换向开关反接,电场反向,则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。当K、A间加反向电压,光电子克服电场力作功,当电压达到某一值Uc时,光电流恰为0。Uc称遏止电压。遏止电压IUcOU光强较弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏止电压一、光电效应的实验规律阳极阴极IIsUaOU光强较强光强较弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏止
3、电压饱和电流一、光电效应的实验规律阳极阴极阳极阴极石英窗2.光电效应实验规律①.光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。②.截止频率c----极限频率对于每种金属材料,都相应的有一确定的截止频率c。当入射光频率>c时,电子才能逸出金属表面;当入射光频率<c时,无论光强多大也无电子逸出金属表面。③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间<10-9s。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,光波的电场强度的振幅也越大,作用在金属中
4、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,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。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。只要频率高于极限频率,即使光强很弱也有光电流;频率低于极限频率时,无论光强再大也没有光电流。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。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。3.爱因斯坦的光量
5、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是如此。也就是说,频率为的光是由大量能量为=h光子组成的粒子流,这些光子沿光的传播方向以光速c运动。在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量,一部分消耗在电子逸出功A,另一部分变为光电子逸出后的动能Ek。由能量守恒可得出:2.爱因斯坦光电效应方程为电子逸出金属表面所需做的功,称为逸出功;为光电子的最大初动能。3.从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系4.从光电效应方程中,当初动能为零时,可得极极限频率:
6、爱因斯坦对光电效应的解释:1.光强大,光子数多,释放的光电子也多,所以光电流也大。2.电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出,所以不需时间的累积。由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应,但当时并未被物理学家们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。4.光电效应理论的验证美国物理学家密立根,花了十年时间做了“光电效应”实验,结果在1915年证实了爱因斯坦方程,h的值与理论值完全一致,又一次证明了“光量子”理论的正确。
7、爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖密立根由于研究基本电荷和光电效应,特别是通过著名的油滴实验,证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。放大器控制机构可以用于自动控制,自动计数、自动报警、自动跟踪等。4.光电效应在近代技术中的应用1.光控继电器可对微弱光线进行放大,可使光电流放大105~108倍,灵敏度高,用在工程、天文、科研、军事等方面。2.光电倍增管应用光电管光电源电流计IAK康普顿效应1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发
8、生改变,这种现象叫做光的散射2.康普顿效应1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时,发现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长的射线,其波长的改变量与散射角有关,而与入射线波长和散射物质都无关。一.康普顿散射的实验装置与规律:晶体光阑X射线管探测器X射线谱仪石墨体(散射物质)j0散射波长康普顿正在测晶体对X射线的散射按经典电磁理论:如果入射X光是某种波长的电磁波,散射光的波长是不会改变的!康普顿散射曲线的特点:1.除原波长0外出现了移向
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