二十世紀(jì)近代物理的兩個基石-文庫吧
2025-04-24 19:43 本頁面
【正文】 率表式 M0?(T). ? ?12 520???kThcehcTM???? ，錯誤的做法 ? ?12520????????kThechcTM???? ，正確的思路 ? ???ddETM ?，0 ? ? ?? ddETM ?，0? ?? ??0 0?? dTME ， ? ? ??? ??0 0dTME ，? ?????0 20 )( ??? dcTME ，比較 ? ? ??? ??0 0dTME ，? ?????0 20 )( ??? dcTME ，? ? ? ?cTMTM200??? ， ?cehckThc25212 ???? ???1222??kThehc ????167。 213 光子 一、 光電效應(yīng) 1887年赫茲首先發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng) 1900年勒納指出：光電效應(yīng)是金屬中電子吸收入射光的能量而從表面逸出的現(xiàn)象 （一）光電效應(yīng)實驗 經(jīng)典理論無法解釋實驗結(jié)果 e V G ??A K石英窗 （二）實驗結(jié)果 （ 1）單位時間內(nèi)，從陰極發(fā)射的電子數(shù)隨著光強的增大而增大。 OI1I2IV?V入射光強較強 入射光強較弱 飽和電流 反向截止電壓 （ 2）對于每一種金屬陰極，都存一個臨界頻率 ，此頻率也稱為光電效應(yīng)的紅限。 0?電效應(yīng)時，光強再大也不能光電效應(yīng)時，任何光強均產(chǎn)生光當(dāng)入射頻率00??????? ?，且與材料有關(guān)。紫外光一般 Hz140 ??? （ 3）每個發(fā)射電子具有一定的初動能，它的大小隨入射光的頻率 ν線性增加。 （ 4）光電效應(yīng)瞬時響應(yīng)的性質(zhì) 從光照射到陰極表面到發(fā)射電子所需時間間隔為 數(shù)量級，與光的強弱無關(guān)。 ? ?s910 ?二、愛因斯坦光子理論 （一）光子假設(shè)（ 1905年） 光在空間傳播時，光能不是均勻地分布于波前，而是聚集成一顆一顆能量量子，當(dāng)光照射到陰極表面時，所發(fā)射的一個電子是從一個單一能量量子獲得能量。這種 能量量子 被稱為光子 ，它的能量與電磁波的頻率 ν有關(guān)，大小為 普朗克常數(shù)—hh ?? ? 電磁波在輻射、傳播和吸收過程中，能量是量子化的，光子是電磁波的存在形式，是物質(zhì)。 （二）愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Amvh m ?? 221?初動能—逸出功— 221mmvA光子被電子吸收，電子獲得能量 hν： （三）解釋光電效應(yīng) （ 1） 因為入射光的強度是由單位時間到達(dá)金屬表面的光子數(shù)目決定的，而逸出的 光電子數(shù) 又與 光子數(shù)目 成正比，這些逸出的光電子全部到達(dá)陽極便形成了飽和電流。因此飽和電流就與逸出的光電子數(shù)成正比，也就是與達(dá)到金屬表面的光子數(shù)成正比，即與入射光的強度成正比。 （ 2） 產(chǎn)生光電效應(yīng)： 時，當(dāng) Ah ??截止頻率（紅限）—0?? ??hA（ 3） 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ahmv m ?? ?221每個發(fā)射電子具有一定的初動能，它的大小隨入射光的頻率 ν線性增加。 （ 4） 即使光強很弱，只要 hν促使電子發(fā)射，就產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光強無關(guān)。 因為金屬中的電子能夠一次全部吸收入射的光子，因此光電效應(yīng)的產(chǎn)生無需積累能量的時間。 三、愛因斯坦光子理論的證實 （一） 1904—— 1916年，密立根光電效應(yīng)實驗 （二） 1923年，康普頓效應(yīng) ?愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1916年被密立根的實驗所證實，為此，愛因斯坦獲得 1921年度、密立根獲得 1923年度的諾貝爾物理學(xué)獎?？灯疹D獲得了 1927年度諾貝爾物理學(xué)獎。 VU a /例題４．真空中一孤立的不帶電的金屬球，半徑為Ｒ．該金屬材料的紅限波長 ?0 若以波長 的光照射該金屬球，問此金屬球至多能發(fā)射多少個光電子． 解：原不帶電的金屬球在該波長的光照射下，每發(fā)射一個光電子，就帶一 +e 電量，在靜電平衡時，在球表面便形成一電勢為 阻 擋電勢層；設(shè)金屬球巳發(fā)射Ｎ個光電子，其阻擋電勢 則逸出金屬球的光 電子之初動能動能必須克服阻擋電勢做功， 即 又 得 作業(yè)： , , 167。 康普頓效應(yīng) 一、光的散射 (光子與自由電子的作用 ) 當(dāng)光照射到尺度遠(yuǎn)小于其波長的物體上，光就會向各個方向散開，這種現(xiàn)象稱為光的散射 。 （一）光 的散射現(xiàn)象 （二）普通散射現(xiàn)象（經(jīng)典解釋） e 頻率相同的受迫振動 入射光 發(fā)射同頻率次級電磁波 二、康普頓散射 在 1922— 1923年間，康普頓在用 X 射線作光散射實驗時，發(fā)現(xiàn)： X 射線被散射后，除部分波長沒有改變外，還有部分波長變長，這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)（康普頓散射）。 （一）康普頓散射 （二）康普頓散射實驗 石墨體 ?光源 X射線譜儀 散射光 晶 體 改變 X 射線譜儀的方位，可以測得不同角度散射的 X 射線波長和強度。 （三）實驗結(jié)果 （ 1）不同散射角的 X 射線波長和強度 00??045??090??0135??0? ?相對強度 改變改變， I??（ 2）相同散射角下不同元素的散射情況 相對強度 ?0?Si14S18K10Ca20Cr24Fe28Ni28Cu20改變不變， I??經(jīng)典電磁理論對波長變長現(xiàn)象無法解釋 （四）光量子理論解釋 入射光子 反沖電子
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