光電效應(yīng)愛因斯坦的光量子1論-文庫吧資料
2025-03-28 05:18本頁面
【正文】 種改變波長的散射稱為 康普頓效應(yīng)。解 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程由題意，得太原理工大學(xué)物理系動(dòng)能太原理工大學(xué)物理系例 2 已知一單色光照射在鈉金屬表面上，測(cè)得光電子的最大動(dòng)能是 ，而鈉的紅限波長為 540nm，那么入射光的波長為多少？解 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程及 和 可得 例 2 ZP28,3太原理工大學(xué)物理系練 ZP31,18(考點(diǎn) 16)練 ZP31,17(考點(diǎn) 4)練 (考點(diǎn) 3)太原理工大學(xué)物理系例 3B 設(shè)從鋅表面輻射出光電子的紅限波長為330nm，試計(jì)算（ 1）鋅的逸出功。太原理工大學(xué)物理系光電倍增管放大器接控件機(jī)構(gòu)光光控繼電器示意圖原理： 當(dāng)加在發(fā)光元件上的信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，光的作用使光敏器件的阻值發(fā)生急劇變化，從而起到閉合或開斷電路的作用。 利用光電效應(yīng)中 光電流 與 入射光強(qiáng) 成 正比的特性 ,可以制造光電轉(zhuǎn)換器 實(shí)現(xiàn) 光 信號(hào)與電 信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。 愛因斯坦 （ Albert Einstein 18791955）由于成功解釋光電效應(yīng)于 1921年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。存在 紅限頻率 .紅限頻率光量子 假設(shè)解釋了光電效應(yīng)的全部實(shí)驗(yàn)規(guī)律！—— 愛因斯坦的光電效應(yīng)方程P203,λ0 —— 紅限波長△太原理工大學(xué)物理系 按照光子假設(shè)，光電效應(yīng)可解釋如下：當(dāng)頻率為 ? 的光照射金屬時(shí)，金屬中的自由電子從入射光中吸收整個(gè)光子，獲得 h? 的能量 ，一部分消耗在電子逸出金屬表面需要的 逸出功 Φ（ 電子逸出金屬表面時(shí)克服阻力而做的功） 上，另一部分轉(zhuǎn)換成逸出電子的初動(dòng)能，按能量守恒有或△P203,—— 愛因斯坦的光電效應(yīng)方程太原理工大學(xué)物理系3．用光子理論解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1）飽和光電流2) 光電子初動(dòng)能與入射光頻率成正比 ,與光強(qiáng)無關(guān)與光強(qiáng)無關(guān)太原理工大學(xué)物理系只有 時(shí)，才有 ，即才能發(fā)生光電效應(yīng)，否則不能。2)只有當(dāng)入射光的頻率足夠高，以致每個(gè)光子的能量 h?足夠大時(shí)，電子才有可能 克服 逸出功 Φ (電子逸出金屬表面時(shí)克服阻力而做的功 )逸出金屬表面。太原理工大學(xué)物理系說明：1）光子不但有能量，而且也有質(zhì)量和動(dòng)量。 2)光子的 能量 和其 頻率 成 正比P203,三下第 2段 3)光子具有 “ 整體性 ” 。光的強(qiáng)度 S （能流密度）：單位時(shí)間內(nèi)通過垂直傳播方向上單位面積的光能。三、愛因斯坦的光量子論說明： 1）光子不但有能量，而且也有質(zhì)量和動(dòng)量。每一個(gè)粒子攜帶的能量為 E = h ? 。為了克服光的波動(dòng)理論所遇到的困難，從理論上解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦發(fā)展了普朗克能量子假設(shè)，于 1905年提出了關(guān)于光的本性的光量子假說。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)生光電效應(yīng)是瞬時(shí)的，顯然，這與第四條規(guī)律相矛盾。3)按照經(jīng)典理論，光電子逸出金屬表面所需要的能量是直接吸收照射到金屬表面上光的能量。但實(shí)驗(yàn)表明，只有在 時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)。P202,④太原理工大學(xué)物理系2)按經(jīng)典波動(dòng)光學(xué)理論，無論何種頻率的光照射在金屬上，只要入射光足夠強(qiáng)，使電子獲得足夠的能量，電子就能從金屬表面逸出來。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光電子初動(dòng)能只與光的頻率有關(guān)，而與光強(qiáng)無關(guān)。二、經(jīng)典物理學(xué)的困難P202,④按照光的經(jīng)典電磁理論： ? 光波的能量與頻率無關(guān)，電子吸收的能量 也與頻率無關(guān)，更 不存在截止頻率！ ? 光波的能量分布在波面上，電子積累能量 需要一段時(shí)間，光電效應(yīng) 不可能瞬時(shí)發(fā)生！太原理工大學(xué)物理系4）光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的 實(shí)驗(yàn)表明：從光開始照射到金屬釋放電子，只要 無論光強(qiáng)如何，幾乎光電子逸出與光照同時(shí)，據(jù)現(xiàn)代的測(cè)量，這時(shí)間不超過 109s。 代入?0 —— 稱 截止頻率 或 紅限頻率 。結(jié)論 3: 金屬的光電效應(yīng)有一截止頻率 (紅限 )與入射光強(qiáng)無關(guān) .因P201, ③P202,第 5行太原理工大學(xué)物理系討論： 將材料的 截止頻率或紅限? 當(dāng) ? = ?0 時(shí) ， 光電子的最大初動(dòng)能為零。太原理工大學(xué)物理系3) 對(duì)一種給定的材料， 存在一個(gè)截止頻率 ?0 ，低于此截止頻率時(shí)，不管入射光的強(qiáng)度有多大，均不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。P201,P201,圖（ b） 結(jié)論 2： 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，與入射光強(qiáng)無關(guān)。截止電壓與頻率的關(guān)系?為與金屬材料性質(zhì)無關(guān)的普適常量。設(shè) vm為光電子的最大初速度，則最大初動(dòng)能顯然，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)無關(guān)。U0 — 截止電壓（遏止電壓） 。太原理工大學(xué)物理系
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