黑體輻射 普朗克量子假設(shè) 光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng)

1、 一一 了解了解熱輻射的兩條實(shí)驗(yàn)定律：斯特藩熱輻射的兩條實(shí)驗(yàn)定律：斯特藩玻耳茲玻耳茲曼定律和維恩位移定律，以及經(jīng)典物理理論在說(shuō)明熱輻曼定律和維恩位移定律，以及經(jīng)典物理理論在說(shuō)明熱輻射的能量按頻率分布曲線時(shí)所遇到的困難射的能量按頻率分布曲線時(shí)所遇到的困難. . 理解普朗克理解普朗克量子假設(shè)量子假設(shè). . 二二 了解了解經(jīng)典物理理論在說(shuō)明光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律經(jīng)典物理理論在說(shuō)明光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律時(shí)所遇到的困難時(shí)所遇到的困難. . 理解愛(ài)因斯坦光子假設(shè)，掌握愛(ài)因斯理解愛(ài)因斯坦光子假設(shè)，掌握愛(ài)因斯坦方程坦方程. . 三三 理解理解康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以及愛(ài)因斯坦的康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以及愛(ài)因斯坦的光子

2、理論對(duì)這個(gè)效應(yīng)的解釋光子理論對(duì)這個(gè)效應(yīng)的解釋. . 理解光的波粒二象性理解光的波粒二象性. . 七七 了解了解波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋 . 了解一維定態(tài)的了解一維定態(tài)的薛定諤方程，薛定諤方程， 以及量子力學(xué)中用薛定諤方程處理一以及量子力學(xué)中用薛定諤方程處理一維無(wú)限深勢(shì)阱等微觀物理問(wèn)題的方法維無(wú)限深勢(shì)阱等微觀物理問(wèn)題的方法 . 五五 了解了解德布羅意假設(shè)及電子衍射實(shí)驗(yàn)德布羅意假設(shè)及電子衍射實(shí)驗(yàn). 了解實(shí)了解實(shí)物粒子的波粒二象性物粒子的波粒二象性. 理解描述物質(zhì)波動(dòng)性的物理量理解描述物質(zhì)波動(dòng)性的物理量（波長(zhǎng)、頻率）和描述粒子性的物理量（動(dòng)量、能（波長(zhǎng)、頻率）和描述粒子性的物理量（動(dòng)量、

3、能量）之間的關(guān)系量）之間的關(guān)系.六六 了解了解一維坐標(biāo)動(dòng)量不確定關(guān)系一維坐標(biāo)動(dòng)量不確定關(guān)系 . 四理解四理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾氫原子理氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾氫原子理論論. . 量子概念是量子概念是 1900 1900 年普朗克首先提出的，距今已年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的歷史有一百多年的歷史. .其間，經(jīng)過(guò)愛(ài)因斯坦、玻爾、德其間，經(jīng)過(guò)愛(ài)因斯坦、玻爾、德布洛意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理布洛意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到大師的創(chuàng)新努力，到 20 20 世紀(jì)世紀(jì) 30 30 年代，就建立了一年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論套完整的

4、量子力學(xué)理論. .量子力學(xué)量子力學(xué)宏觀領(lǐng)域宏觀領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)現(xiàn)代物理的理論基礎(chǔ)現(xiàn)代物理的理論基礎(chǔ)量子力學(xué)量子力學(xué)相相 對(duì)對(duì) 論論量子力學(xué)量子力學(xué)微觀世界的理論微觀世界的理論起源于對(duì)波粒二相性的認(rèn)識(shí)起源于對(duì)波粒二相性的認(rèn)識(shí)15.1.1 15.1.1 黑體黑體 黑體輻射黑體輻射 （1 1）熱輻射）熱輻射 實(shí)驗(yàn)證明不同溫度下物體能發(fā)出實(shí)驗(yàn)證明不同溫度下物體能發(fā)出不同的電磁波，這種能量按頻率的分布隨溫度而不同不同的電磁波，這種能量按頻率的分布隨溫度而不同的電磁輻射叫做熱輻射的電磁輻射叫做熱輻射. . （2 2）單色輻射出射度）單色輻射出射度 單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的

5、頻率在面積發(fā)出的頻率在 附近單位頻率區(qū)間（或波長(zhǎng)在附近單位頻率區(qū)間（或波長(zhǎng)在 附近單位波長(zhǎng)區(qū)間）的電磁波的能量附近單位波長(zhǎng)區(qū)間）的電磁波的能量 . .M3W/m單色輻射出射度單色輻射出射度 單位：?jiǎn)挝唬篐z)W/(m2單色輻射出射度單色輻射出射度 單位：?jiǎn)挝唬篗15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 0 2 4 6 8 10 12Hz10/14鎢絲和太陽(yáng)的單色輻出度曲線鎢絲和太陽(yáng)的單色輻出度曲線21210468)HzW/(m10(28M太陽(yáng)太陽(yáng)可見(jiàn)可見(jiàn)光區(qū)光區(qū) 鎢絲鎢絲（58005800k k） 太陽(yáng)太陽(yáng)（58005800K K）（3 3）輻射出射度）輻射出射度 （

6、輻出度）（輻出度） 單位時(shí)間，單位單位時(shí)間，單位面積上所輻射出的各面積上所輻射出的各種頻率（或各種波長(zhǎng)）種頻率（或各種波長(zhǎng)）的電磁波的能量總和的電磁波的能量總和. .0d)()(TMTM)HzW/(m10(29M鎢絲鎢絲0d)()(TMTM15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明 輻射能力越強(qiáng)的物體，其吸收能力也越強(qiáng)輻射能力越強(qiáng)的物體，其吸收能力也越強(qiáng). . （4 4）黑體）黑體 能完全吸收照射到它上面的各種頻率能完全吸收照射到它上面的各種頻率的電磁輻射的物體稱為黑體的電磁輻射的物體稱為黑體 . .（黑體是理想模型）（黑體是理想模型）15-1 15-1

7、 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)0 1000 20001.00.5 )mW10/()(314TMnm/(5) (5) 斯忒藩斯忒藩 玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律 維恩位移定律維恩位移定律可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)30003000K K60006000K K1 1. .斯忒藩斯忒藩玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律40d)()(TTMTM428KmW10670. 5斯特藩斯特藩玻爾茲曼常量玻爾茲曼常量2.維恩位移定律維恩位移定律bT mKm10898. 23b常量常量峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)m15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)K6232K104650108982103m

8、. bT 例例15.1 15.1 太陽(yáng)的單色輻出度的峰值波長(zhǎng)太陽(yáng)的單色輻出度的峰值波長(zhǎng) ， 試由此估算太陽(yáng)表面的溫度和單位面積輻射功率試由此估算太陽(yáng)表面的溫度和單位面積輻射功率. .4650m 解解由維恩位移定律得太陽(yáng)表面的溫度由維恩位移定律得太陽(yáng)表面的溫度15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè) 由斯忒藩由斯忒藩玻耳茲曼定律得太陽(yáng)表面單位面玻耳茲曼定律得太陽(yáng)表面單位面積輻射功率積輻射功率:4846232106705)(. TM 27W/m105528 .15.1.2 黑體輻射的維恩公式和瑞利黑體輻射的維恩公式和瑞利金斯公式金斯公式 經(jīng)典物理的困難經(jīng)典物理的困難1

9、5-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè) 維恩假設(shè)：黑體的輻射可看成是由許多具有帶維恩假設(shè)：黑體的輻射可看成是由許多具有帶電的簡(jiǎn)諧振子（分子，原子的振動(dòng)）所發(fā)射，輻射電的簡(jiǎn)諧振子（分子，原子的振動(dòng)）所發(fā)射，輻射能按頻率（波長(zhǎng)）分布的規(guī)律類(lèi)似于麥克斯韋分子能按頻率（波長(zhǎng)）分布的規(guī)律類(lèi)似于麥克斯韋分子速度分布律速度分布律. .1 1 、維恩公式：、維恩公式：TCBeCTM 251 )( 于于 1896 年得出絕對(duì)黑體的單色輻出度與波長(zhǎng)、年得出絕對(duì)黑體的單色輻出度與波長(zhǎng)、溫度關(guān)系的一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式。溫度關(guān)系的一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式。15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子

10、假設(shè)普朗克能量子假設(shè)TCBeCTM 251 )(維恩公式：維恩公式：( )MT0 實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線*維恩維恩曲線曲線2 瑞利瑞利金斯公式金斯公式15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè) 將將能量按自由度均分原理運(yùn)用到電磁輻射上，并能量按自由度均分原理運(yùn)用到電磁輻射上，并認(rèn)為在黑體空腔中輻射的電磁波是諧振子所發(fā)射的認(rèn)為在黑體空腔中輻射的電磁波是諧振子所發(fā)射的駐波，這樣得到的公式為駐波，這樣得到的公式為kTcTMB42)( )MT0 瑞利瑞利 - - 金斯曲線金斯曲線實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線*維恩維恩曲線曲線紫外災(zāi)難紫外災(zāi)難普朗克（普朗克（1858 1947） 德國(guó)理論物理學(xué)

11、家，量子論的德國(guó)理論物理學(xué)家，量子論的奠基人奠基人. 1900年他在德國(guó)物理學(xué)年他在德國(guó)物理學(xué)會(huì)上，宣讀了以關(guān)于正常光譜會(huì)上，宣讀了以關(guān)于正常光譜中能量分布定律的理論為題的中能量分布定律的理論為題的 論文論文. 勞厄稱這一勞厄稱這一 天是天是“量子論量子論的的 誕生日誕生日”.量子論量子論 和相對(duì)論構(gòu)成了近代物理學(xué)的研究和相對(duì)論構(gòu)成了近代物理學(xué)的研究 基礎(chǔ)基礎(chǔ).15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)19001900年普朗克提出了能量子假說(shuō)：年普朗克提出了能量子假說(shuō)：1. 1. 黑體的腔壁是由無(wú)數(shù)帶電諧振子組成黑體的腔壁是由無(wú)數(shù)帶電諧振子組成.這些諧振子這些諧振子

12、不斷吸收和輻射電磁波與腔內(nèi)不斷吸收和輻射電磁波與腔內(nèi) 輻射場(chǎng)交換能量輻射場(chǎng)交換能量.2. 2. 這些諧振子具有的能量是分立的，它們只能取這些諧振子具有的能量是分立的，它們只能取:hsJ10626. 634h普朗克常量：普朗克常量： 15.1.3 15.1.3 普朗克假設(shè)普朗克假設(shè) 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)與頻率與頻率有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： 當(dāng)振子與腔內(nèi)輻當(dāng)振子與腔內(nèi)輻 射場(chǎng)交換能量時(shí)，能量改射場(chǎng)交換能量時(shí)，能量改變值也只能是變值也只能是 的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。 ,2 , n , 3 , 2 , 1 n正整數(shù)正整數(shù)

13、1ed2d32 kThchTM/)( 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)25/21( )1hckTcMTe當(dāng)當(dāng)，趨于維恩公式；，趨于維恩公式；當(dāng)當(dāng)0 0，趨于瑞利，趨于瑞利金斯公式。金斯公式。 ( )MT 普朗克公式的理論曲線普朗克公式的理論曲線實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值*25/21( )1hckTcMTe15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)例例15.215.2某物體輻射頻率為某物體輻射頻率為 的黃光，的黃光，這種輻射的能量子的能量是多大？這種輻射的能量子的能量是多大？146.0 10 HZ解：根據(jù)普朗

14、克能量子公式解：根據(jù)普朗克能量子公式 此能量就是輻射體在輻射或吸收黃光過(guò)程中此能量就是輻射體在輻射或吸收黃光過(guò)程中最小的能量單元最小的能量單元. .-341419h =6.63 106.0 104.0 10 J 例例15.315.3 設(shè)有一音叉尖端的質(zhì)量為設(shè)有一音叉尖端的質(zhì)量為0.050kg ，將其將其頻率調(diào)到頻率調(diào)到 ，振幅，振幅 . . 求求mm0 . 1A480Hz （2）當(dāng)量子數(shù)由當(dāng)量子數(shù)由 增加到增加到 時(shí)，振幅的變時(shí)，振幅的變化是多少？化是多少？n1n（1）尖端振動(dòng)的量子數(shù)；尖端振動(dòng)的量子數(shù)；解（解（1）J227. 0)2(21212222AmAmEnhE 291013. 7hEn

15、基元能量基元能量J1018.331h15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)（2）mnhmEA222222nhE nmhAAd2d222AnnA1nm1001. 734A 在宏觀范圍內(nèi)，能量量子化的效應(yīng)是極不明顯的，在宏觀范圍內(nèi)，能量量子化的效應(yīng)是極不明顯的，即宏觀物體的能量完全可視作是連續(xù)的即宏觀物體的能量完全可視作是連續(xù)的.15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)15.2.1 15.2.1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 愛(ài)因斯坦方程愛(ài)因斯坦方程VA1 光電效應(yīng)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 光照射至金屬表面光照射至金屬表面, 電子從金電子從金屬表面

16、逸出屬表面逸出, 稱其為稱其為光電子光電子.2 光電效應(yīng)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)(1)截止頻率（紅限）截止頻率（紅限）0 幾種純幾種純金屬的金屬的截截止止頻率頻率0 僅當(dāng)僅當(dāng) 才發(fā)生光電效應(yīng)，才發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率與截止頻率與材料有關(guān)材料有關(guān)與與光強(qiáng)無(wú)關(guān)光強(qiáng)無(wú)關(guān) . .金屬金屬截止頻率截止頻率Hz10/1404.545 5.508.065 11.53銫銫 鈉鈉 鋅鋅 銥銥 鉑鉑 19.2915-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性1I2Iim1im2ioaUU12II （光強(qiáng)）（光強(qiáng)）Ii m遏止電壓遏止電壓 與光強(qiáng)無(wú)關(guān)與光強(qiáng)無(wú)關(guān)aU(2) (2) 電流飽和值電流飽和值

17、mi和和 遏止電壓遏止電壓aU 遏止電勢(shì)差與入射光頻率遏止電勢(shì)差與入射光頻率具有線性關(guān)系具有線性關(guān)系.2mvmEUea21k maxaU0sCnZtPO0aUkUK K ：與金屬材料無(wú)關(guān)的普適常數(shù)。與金屬材料無(wú)關(guān)的普適常數(shù)。U U0 0 ：對(duì)同一金屬是一個(gè)常量，不同金屬不同。：對(duì)同一金屬是一個(gè)常量，不同金屬不同。2012mamveUekeU00Uk0aUkU(3)(3) 瞬時(shí)性瞬時(shí)性 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)光照射到金屬表面上時(shí)，只要入實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)光照射到金屬表面上時(shí)，只要入射光頻率射光頻率 ，無(wú)論光多微弱，幾乎立即就有，無(wú)論光多微弱，幾乎立即就有光電子逸出，時(shí)間不超過(guò)光電子逸出，時(shí)間不超過(guò) 1010-9

18、-9 S S。0 按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有按經(jīng)典理論，電子逸出金屬所需的能量，需要有一定的時(shí)間來(lái)積累，一直積累到足以使電子逸出金屬一定的時(shí)間來(lái)積累，一直積累到足以使電子逸出金屬表面為止表面為止. .與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符 . .3 3 經(jīng)典理論遇到的困難經(jīng)典理論遇到的困難(1) (1) 紅限問(wèn)題紅限問(wèn)題(2) (2) 瞬時(shí)性問(wèn)題瞬時(shí)性問(wèn)題 按經(jīng)典理論按經(jīng)典理論, ,無(wú)論何種頻率的入射光無(wú)論何種頻率的入射光, ,只要其強(qiáng)度只要其強(qiáng)度足夠大，就能使電子具有足夠的能量逸出金屬足夠大，就能使電子具有足夠的能量逸出金屬 . .與實(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符驗(yàn)結(jié)果不符. . 15-2 15-2

19、 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性4 4 光子光子 愛(ài)因斯坦方程愛(ài)因斯坦方程（1） “光量子光量子”假設(shè)假設(shè)h光子的能量為光子的能量為（2） 解釋實(shí)驗(yàn)解釋實(shí)驗(yàn)幾種金屬的逸出功幾種金屬的逸出功金屬金屬鈉鈉 鋁鋁 鋅鋅 銅銅 銀銀 鉑鉑2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35eV/A愛(ài)因斯坦方程愛(ài)因斯坦方程Amh 221mv 逸出功與逸出功與材料有關(guān)材料有關(guān)(1) 對(duì)同一種金屬，對(duì)同一種金屬， 一定，一定， ，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)kEA15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性(2)(2) 逸出功逸出功kUhA00 愛(ài)因斯坦方程愛(ài)因斯坦方程Amh 221m

20、v hA0產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件產(chǎn)生光電效應(yīng)條件條件（截止頻率）（截止頻率）(3)(3) 光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電光強(qiáng)越大，光子數(shù)目越多，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電 子數(shù)目越多，光電流越大子數(shù)目越多，光電流越大.（ 時(shí)）時(shí)）0(4)(4)光子射至金屬表面，一個(gè)光子攜帶的能量光子射至金屬表面，一個(gè)光子攜帶的能量 將將一一 次性被一個(gè)電子吸收，若次性被一個(gè)電子吸收，若 ，電子立即逸出，電子立即逸出， 無(wú)需時(shí)間積累（無(wú)需時(shí)間積累（瞬時(shí)瞬時(shí)性）性）.h015-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性AeUhaeAehUaehUaeUha（3） 的測(cè)定的測(cè)定h愛(ài)因斯坦方程愛(ài)因斯坦

21、方程Amh 2mv21 aU0遏止電勢(shì)差和入射光遏止電勢(shì)差和入射光頻率的關(guān)系頻率的關(guān)系15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性 例例15.4 設(shè)有一半徑為設(shè)有一半徑為 的薄圓片，它距的薄圓片，它距光源光源1.0m . 此光源的功率為此光源的功率為1W，發(fā)射波長(zhǎng)為發(fā)射波長(zhǎng)為589nm的單色光的單色光 . 假定光源向各個(gè)方向發(fā)射的能量是相同假定光源向各個(gè)方向發(fā)射的能量是相同的，試計(jì)算在單位時(shí)間內(nèi)落在薄圓片上的光子數(shù)的，試計(jì)算在單位時(shí)間內(nèi)落在薄圓片上的光子數(shù) .m100 . 13解解2623m10)m100 . 1 (S172sJ105 . 24SrPE111s104 . 7hcE

22、hEN15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的波粒二象性光的波粒二象性5 5 光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用光控繼電器、自動(dòng)控制、光控繼電器、自動(dòng)控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警等自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警等. .光電倍增管光電倍增管放大器放大器接控件機(jī)構(gòu)接控件機(jī)構(gòu)光光光控繼電器示意圖光控繼電器示意圖15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的波粒二象性光的波粒二象性6 6 光的波粒二象性光的波粒二象性hE hp 描述光的描述光的 粒子性粒子性 描述光的描述光的 波動(dòng)性波動(dòng)性hchcEppcEE,00 光子光子 20222EcpE 相對(duì)論能量和動(dòng)量關(guān)系相對(duì)論能量和動(dòng)量關(guān)系hE （2 2）

23、粒子性：粒子性： （光電效應(yīng)等）（光電效應(yīng)等）（1 1）波動(dòng)性：波動(dòng)性： 光的干涉和衍射光的干涉和衍射15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的波粒二象性光的波粒二象性例例15.5 鉀的光電效應(yīng)紅限波長(zhǎng)為鉀的光電效應(yīng)紅限波長(zhǎng)為550nm,求求: 求求 （1）鉀電子的逸出功；鉀電子的逸出功； （2）當(dāng)用波長(zhǎng)當(dāng)用波長(zhǎng)300nm紫外光照射時(shí)紫外光照射時(shí),鉀的遏止電鉀的遏止電 壓壓Ua。解解 （1）Amh 2mv21 021 2mvm（2）eV.26200 chhAeV.88121 AhcmeUa 2mv15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性V.881 aU例例15.6 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)

24、為450nm的單色光射到純鈉的表面上的單色光射到純鈉的表面上. 求求 （1）這種光的光子能量和動(dòng)量；這種光的光子能量和動(dòng)量； （2）光電子逸出鈉表面時(shí)的動(dòng)能；光電子逸出鈉表面時(shí)的動(dòng)能； （3）若光子的能量為若光子的能量為2.40eV，其波長(zhǎng)為多少？其波長(zhǎng)為多少？解解 （1）2.76eVJ1042. 419hchEccEhp/eV76. 2smkg1047. 1127（2）eV48. 0eV)28. 276. 2(kAEE（3）nm518m1018. 57Ehc15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性 1920 1920年，美國(guó)物理學(xué)家康普頓在觀察年，美國(guó)物理學(xué)家康普頓在觀察X

25、 X射線被物質(zhì)射線被物質(zhì)散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射散射線中含有線中含有波長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)生發(fā)生變化變化了的成分了的成分. .一一 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置1515.2.2.2.2 康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性 經(jīng)典電磁理論預(yù)言，經(jīng)典電磁理論預(yù)言，散射輻射具有和入射輻射散射輻射具有和入射輻射一樣的頻率一樣的頻率 . 經(jīng)典理論無(wú)經(jīng)典理論無(wú)法解釋波長(zhǎng)變化法解釋波長(zhǎng)變化 .二二 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果04590135（相對(duì)強(qiáng)度）（相對(duì)強(qiáng)度）（波長(zhǎng)）（波長(zhǎng)）I00 在散射在散射X X 射線中除有射線中除有與入射波長(zhǎng)相同的射線外，與入射波長(zhǎng)相同的射線外，還有波長(zhǎng)比入射波長(zhǎng)更長(zhǎng)

26、還有波長(zhǎng)比入射波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線的射線 .三三 經(jīng)典理論的困難經(jīng)典理論的困難15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性000vxy光子光子電子電子 電子反沖速度很大，需用電子反沖速度很大，需用相對(duì)論力學(xué)相對(duì)論力學(xué)來(lái)處理來(lái)處理. .（1 1）物理模型物理模型 入射光子（入射光子（ X 射線或射線或 射線）能量大射線）能量大 . . 固體表面電子束縛較弱，可視為固體表面電子束縛較弱，可視為近自由電子近自由電子. . 四四 量子解釋量子解釋xy電子電子光子光子 電子熱運(yùn)動(dòng)能量電子熱運(yùn)動(dòng)能量 ，可近似為，可近似為靜止電子靜止電子. . heV101054hE 范圍為：范圍為：15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性cos2202222220222chchchmv（2）理論分析理論分析xy00echechvme0e2200mchcmhv能量守恒能量守恒vmechech00動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒)(2)cos1 (2)1 (020024202242hcmhcmccmv15-2 15-2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 光的量子性光的量子性 康普頓波長(zhǎng)康普頓波長(zhǎng) nm1043. 2m1043. 23120Ccmh)cos1 (00