能量量子化与光的粒子性课件.pptx

1、陆鑫2013/4/51 1、2 2能量量子化与粒子性能量量子化与粒子性2013/4/51陆鑫2013/4/52013/4/52陆鑫2013/4/5辐射无处不在辐射无处不在2013/4/53火炉太阳被子电炉陆鑫2013/4/5黑体与黑体辐射黑体与黑体辐射2013/4/53我们周围的物体在任何温度任何温度下都在辐射电磁波（光波），这种辐射只与只与物体的温度有关温度有关。热辐射 例：电炉灯丝随着温度升高，发光颜色逐渐由暗红变为赤红、橘红直至黄白色。如果某种物体能够完全吸收完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射不发生反射，这种物体就称为绝对黑体绝对黑体，简称简称黑体。黑体。黑体陆鑫2013/4/5

2、黑体辐射及其实验规律黑体辐射及其实验规律黑体辐射黑体辐射规律短波区与实验非常接近，长波区偏离很大维恩公式长波区与实验吻合得很好，短波区与实验严重不符。瑞利公式 著名的紫外灾难紫外灾难就是源于此。2013/4/55一般材料一般材料的物体，辐射电磁波不紧与物体温度温度有关，还与材料的种类材料的种类及表面状况表面状况有关，而黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关只与黑体温度有关。图1 物体在三种温度下的发光图谱维恩线维恩线紫紫外外灾灾难难瑞利瑞利-金斯线金斯线陆鑫2013/4/52013/4/56o实验值/m)(0TM维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难普普朗朗克克线

3、线12345678陆鑫2013/4/5能量子能量子- -超越牛顿的发现超越牛顿的发现2013/4/57振动着的带电微粒的能量只能是某一小能量值的整数倍。当带电微粒吸收或者辐射能量时，也是以这个最小能量值一份一份进行的。及能量不能连续变化。能量量子化振动频率 振动原子在能量改变能量改变时才会辐射电磁波。图2 表彰普朗克的杰出贡献而发行的邮票陆鑫2013/4/5光电效应光电效应2013/4/581887 赫兹在电磁波研究中偶然发现，接收电路中的赫兹在电磁波研究中偶然发现，接收电路中的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花间隙如果受到光照，就更容易产生电火花1888 霍瓦霍瓦(Hallwachs)发现

4、一个带负电的金属板被紫发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电外光照射会放电1897 J.J.Thomson发现了电子发现了电子 ，此时，此时，人们认识到人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子子被称作光电子(photoelectron)AKGV阳阳极极阴阴极极陆鑫2013/4/5光电效应实验光电效应实验2013/4/59陆鑫2013/4/5光电效应光电效应2013/4/510光电效应光电效应: :电磁辐射照射到物体上并使其电磁辐射照射到物体上并使其发射发射电子电子的现象。发射出来的的现象。发射出来的电子电子我们称之为我们称之为光

5、电子光电子陆鑫2013/4/5按经典电磁理论能得出以下结论：按经典电磁理论能得出以下结论：2013/4/5111只要光照射的时间足够长，电子都可以逸出，而与其他因素比如频率是无关的。2即使光很弱，只要有足够多的时间，积累的能量足够多了，也能发生光电效应。3陆鑫2013/4/5光电效应光电效应实验实验规律规律2013/4/5121 光照条件不变，随着电压增大，电流趋于一个饱和值。光强增大时，饱和电流增大。2 使电流较小为零的方向电压称为截止电压，这个电压只于入射光频率有关。 当入射光频率改变的时候截止电压也改变。存在饱和电流存在饱和电流3 当辐射频率大于某一数值时，电子才会从阴极射出，并且产生光

6、电子的时间仅为10-9s。这一最低频率叫截止频率，不同金属截止频率不同。 例如：红光外的所有可见光都可以使铯发射电子。所有可见光都不能使锌发射 电子。陆鑫2013/4/5爱因斯坦的光电效应方程：爱因斯坦的光电效应方程：2013/4/513221vmEek光强较强时，包含的光子数较多，照射金属产生的光子较多，因而产生的饱和电流较大。意义电子一次吸收光子的全不能量，不需要时间积累。22.1.3陆鑫2013/4/52013/4/5141 当辐射频率大于某一数值时，电子才会从阴极射出，并且产生光电子的时间仅为10-9s。这一最低频率叫截止频率，不同金属截止频率不同。 例如：红光外的所有可见光都可以使铯

7、发射电子。所有可见光都不能使锌发射 电子。221vmEek吸收=势能+逸出初动能逸出初动能：陆鑫2013/4/52013/4/515电子一次吸收光子的全部能量，不需要时间积累。12.2.陆鑫2013/4/52013/4/5162存在饱和电流存在饱和电流 光照条件不变，随着电压增大，电流趋于一个饱和值。光强增大时，饱和电流增大。 使电流较小为零的方向电压称为截止电压，这个电压只于入射光频率有关。 当入射光频率改变的时候截止电压也改变。3陆鑫2013/4/5康普顿效应康普顿效应光子理论的另一个佐证光子理论的另一个佐证2013/4/517陆鑫2013/4/5光子动量：光子动量：2013/4/518康普顿效应意义：1.深刻揭示了光的粒子性。支持了爱因斯坦的理论。2.光电效应说明了光子具有能量，而康普顿效应表明光子除了具有能量外，还具有动量3.3.证实了证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。陆鑫2013/4/5光电效应的应用光电效应的应用; ; 太阳能电池板 车库开门器 夜灯、照相机上的闪光灯 光电倍增管 2013/4/519