第16章量子物理基礎(chǔ)ppt課件

1、回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁1回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁2 十九世紀末，物理學(xué)經(jīng)過三次大的綜合后，經(jīng)典物理已相十九世紀末，物理學(xué)經(jīng)過三次大的綜合后，經(jīng)典物理已相當(dāng)成熟，對物理現(xiàn)象本質(zhì)的認識似乎已經(jīng)完成。當(dāng)成熟，對物理現(xiàn)象本質(zhì)的認識似乎已經(jīng)完成。 1900 1900年元旦，年元旦，Kelvin Kelvin 勛爵在新年獻詞中十分滿意地宣布：勛爵在新年獻詞中十分滿意地宣布：“在已基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的在已基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補工作就行了修補工作就行了

2、”。 但在喜悅的氣氛中，一系列實驗發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學(xué)解但在喜悅的氣氛中，一系列實驗發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學(xué)解釋釋 在物理學(xué)晴空萬里的天際出現(xiàn)了兩朵烏云：在物理學(xué)晴空萬里的天際出現(xiàn)了兩朵烏云： 第一朵烏云：邁克爾遜的否定性實驗，涉及以太和有質(zhì)第一朵烏云：邁克爾遜的否定性實驗，涉及以太和有質(zhì)量物體之間的相對運動；這里引出的是第三章講到的相對論。量物體之間的相對運動；這里引出的是第三章講到的相對論。 第二朵烏云：黑體輻射，涉及關(guān)于分子體系的能量按自由第二朵烏云：黑體輻射，涉及關(guān)于分子體系的能量按自由度均分的度均分的MaxwellBoltzmannMaxwellBoltzmann定律的失敗。定律的失敗。

3、 這迫使人們跳出傳統(tǒng)的物理學(xué)框架，去尋找新的解決途這迫使人們跳出傳統(tǒng)的物理學(xué)框架，去尋找新的解決途徑，從而導(dǎo)致了量子理論的誕生。徑，從而導(dǎo)致了量子理論的誕生。 歷史上，量子論首先是在黑體輻射問題上突破的。歷史上，量子論首先是在黑體輻射問題上突破的。 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁3第十五章第十五章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)普朗克普朗克玻爾玻爾海森堡海森堡回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁4回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁51 1、輻射：、輻射：輻射可分為幾種不同的形式。輻射可

4、分為幾種不同的形式。 化學(xué)發(fā)光、光致發(fā)光、場致發(fā)光、陰極發(fā)光、熱輻射化學(xué)發(fā)光、光致發(fā)光、場致發(fā)光、陰極發(fā)光、熱輻射2 2、熱輻射：、熱輻射：3 3、熱輻射的一般特點：、熱輻射的一般特點：(1(1物質(zhì)在任何溫度下都有熱輻射。物質(zhì)在任何溫度下都有熱輻射。 (2(2溫度越高，發(fā)射的能量越大，發(fā)射的電磁波的波長越短。溫度越高，發(fā)射的能量越大，發(fā)射的電磁波的波長越短。 一、熱輻射一、熱輻射4 4、平衡熱輻射：、平衡熱輻射：以下只討論平衡熱輻射。以下只討論平衡熱輻射。 在任一時刻在任一時刻, , 如果物體輻射的能量等于所吸收的能量，輻射如果物體輻射的能量等于所吸收的能量，輻射過程達到熱平衡，稱為平衡熱輻射

5、。此時物體具有固定的溫度。過程達到熱平衡，稱為平衡熱輻射。此時物體具有固定的溫度。 組成物質(zhì)的諸微觀粒子在熱運動時都要使物體輻射電磁波，組成物質(zhì)的諸微觀粒子在熱運動時都要使物體輻射電磁波，產(chǎn)生輻射場。這種與溫度有關(guān)的輻射現(xiàn)象，稱為熱輻射產(chǎn)生輻射場。這種與溫度有關(guān)的輻射現(xiàn)象，稱為熱輻射 是物質(zhì)以發(fā)射電磁波的形式向外界輸出能量。是物質(zhì)以發(fā)射電磁波的形式向外界輸出能量。回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁6二、單色輻射本領(lǐng)二、單色輻射本領(lǐng) 為了定量地描述不同物體在不同溫度下物體進行熱輻射的能為了定量地描述不同物體在不同溫度下物體進行熱輻射的能力，而引入單色輻射本領(lǐng)

6、。力，而引入單色輻射本領(lǐng)。ddMTM)(即1 1、單色輻射本領(lǐng)、單色輻射本領(lǐng) M M（T T） 單位時間內(nèi)從物體單位表面發(fā)出的波長在單位時間內(nèi)從物體單位表面發(fā)出的波長在 附近單位波長附近單位波長間隔內(nèi)的電磁波的能量間隔內(nèi)的電磁波的能量 M （T）。稱單色輻射本領(lǐng)）。稱單色輻射本領(lǐng)(單色輻單色輻出度出度) 單色輻本領(lǐng)反映了在不同溫度下輻射能按波長分布的情況。單色輻本領(lǐng)反映了在不同溫度下輻射能按波長分布的情況。 單色輻射本領(lǐng)單色輻射本領(lǐng) M M （T T是溫度是溫度T T和波長和波長的函數(shù)。的函數(shù)。 實驗表明：不同的物體，不同的表面如光滑程度其單色發(fā)實驗表明：不同的物體，不同的表面如光滑程度其單色

7、發(fā)射本領(lǐng)是大不相同的。射本領(lǐng)是大不相同的。（例如：如果我們目的是散熱，（例如：如果我們目的是散熱，則應(yīng)：加大表面積，則應(yīng)：加大表面積， 使表面粗糙，使其顏色加深）使表面粗糙，使其顏色加深）回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁72、吸收比、吸收比 反射比反射比基爾霍夫定律基爾霍夫定律（1 1吸收比吸收比 反射比反射比吸收比：物體吸收的能量和入射總能量的比值，吸收比：物體吸收的能量和入射總能量的比值，（，T T）反射比：物體反射的能量和入射總能量的比值，反射比：物體反射的能量和入射總能量的比值，（，T T）（2 2基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫在基爾霍夫在1

8、8601860年從理論上推得年從理論上推得 物體單色輻射本領(lǐng)與單色物體單色輻射本領(lǐng)與單色吸收比之間的關(guān)系吸收比之間的關(guān)系: :恒量)()(TTM 所有物體的單色輻射本領(lǐng)所有物體的單色輻射本領(lǐng) M M （T T與該物體的單色吸收與該物體的單色吸收比的比值為一恒量。比的比值為一恒量。 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁8 這個恒量與物體的性質(zhì)無關(guān)，而只與物體的溫度和輻射能的這個恒量與物體的性質(zhì)無關(guān)，而只與物體的溫度和輻射能的波長有關(guān)。波長有關(guān)。 說明物體的單色吸收比大的物體，其單色輻出度也大。（例說明物體的單色吸收比大的物體，其單色輻出度也大。（例如黑色物體，

9、吸熱能力強，其輻出本領(lǐng)也大）如黑色物體，吸熱能力強，其輻出本領(lǐng)也大） 若物體不能發(fā)射某一波長的輻射能，那么該物體也就不能吸若物體不能發(fā)射某一波長的輻射能，那么該物體也就不能吸收這一波長的輻射能。收這一波長的輻射能。關(guān)于物體顏色的說明：關(guān)于物體顏色的說明：均指可見光范圍。例如，均指可見光范圍。例如，紅色紅色表示除紅光外，其余都吸收余類推）表示除紅光外，其余都吸收余類推）白色白色表示對所有波長的光都不吸收。表示對所有波長的光都不吸收。黑色黑色表示對所有波長的光都吸收表示對所有波長的光都吸收晚上在燈光下看物體的顏色和白天看的結(jié)果不一樣。晚上在燈光下看物體的顏色和白天看的結(jié)果不一樣。回上頁回上頁下一頁

10、下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁9三、絕對黑體三、絕對黑體1 1、絕對黑體模型、絕對黑體模型 由于物體輻射的光和吸收的光相同。因此黑體能輻射各種波由于物體輻射的光和吸收的光相同。因此黑體能輻射各種波長的光。它的長的光。它的 M M （T T最大且只和溫度有關(guān)。最大且只和溫度有關(guān)。 用不透明材料制成的開一個小孔的用不透明材料制成的開一個小孔的空腔。小孔面積遠小于空腔內(nèi)表面積，空腔。小孔面積遠小于空腔內(nèi)表面積，射入的電磁波能量幾乎全部被吸收。射入的電磁波能量幾乎全部被吸收。小孔能完全吸收各種波長的入射電磁小孔能完全吸收各種波長的入射電磁波而成為黑體模型。波而成為黑體模型。 有

11、一類物體不論它們組成成分如何，它們在常溫下，幾乎對有一類物體不論它們組成成分如何，它們在常溫下，幾乎對所有波長的輻射能都能吸收。所有波長的輻射能都能吸收。黑體黑體: : 能完全吸收照射到它上面的各種波長的光的物體能完全吸收照射到它上面的各種波長的光的物體. . 例如優(yōu)質(zhì)煙煤和黑色琺瑯對太陽光的吸收能力可達例如優(yōu)質(zhì)煙煤和黑色琺瑯對太陽光的吸收能力可達9999?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?0（1 1任何物體的單色輻射本領(lǐng)和單色吸收比等于一個恒量，而任何物體的單色輻射本領(lǐng)和單色吸收比等于一個恒量，而這個恒量就是同溫度下絕對黑體的單色輻射本領(lǐng)。這個恒量就是

12、同溫度下絕對黑體的單色輻射本領(lǐng)。（2 2若知道了絕對黑體的單色輻射本領(lǐng)，就可了解所有物體的若知道了絕對黑體的單色輻射本領(lǐng)，就可了解所有物體的輻射規(guī)律，因此，研究絕對黑體的輻射規(guī)律就對研究熱輻射極為輻射規(guī)律，因此，研究絕對黑體的輻射規(guī)律就對研究熱輻射極為重要。重要。式中式中 MB(T叫做絕對黑體的單色輻射本領(lǐng)。叫做絕對黑體的單色輻射本領(lǐng)。 （）（）BTTMTTM)()()()(2211由基爾霍夫定律由基爾霍夫定律2 2、絕對黑體就是吸收系數(shù)等于、絕對黑體就是吸收系數(shù)等于 ( ( , T) , T) 1 1 的物體。的物體。 可知，這類物體在溫度相同時，發(fā)射的輻射能按波長分布的可知，這類物體在溫度

13、相同時，發(fā)射的輻射能按波長分布的規(guī)律就完全相同。規(guī)律就完全相同?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?13 3、絕對黑體單色輻射本領(lǐng)按波長分布曲線、絕對黑體單色輻射本領(lǐng)按波長分布曲線 M M （T T只和溫度有關(guān)只和溫度有關(guān) 保持一定溫度，用實驗方法可測出單色輻射本領(lǐng)隨波長的變保持一定溫度，用實驗方法可測出單色輻射本領(lǐng)隨波長的變化曲線。取不同的溫度得到不同的實驗曲線，如圖。化曲線。取不同的溫度得到不同的實驗曲線，如圖。1100K1300K1500K1700K()MB（T）20003000回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁

14、12 對待這個實驗曲線，許多物理學(xué)家從不同的側(cè)面進行了研究，對待這個實驗曲線，許多物理學(xué)家從不同的側(cè)面進行了研究，并得出許多重要結(jié)論。下面是有代表意義的兩條：并得出許多重要結(jié)論。下面是有代表意義的兩條：v 斯忒藩斯忒藩玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律1100K1300K1500K1700K()MB（T）20003000v 維恩位移定律維恩位移定律 由圖可看出對應(yīng)于每一條單色輻射本領(lǐng)按波長分布的曲線都由圖可看出對應(yīng)于每一條單色輻射本領(lǐng)按波長分布的曲線都有一個極大值。與這極大值對應(yīng)的波長，叫做峰值波長有一個極大值。與這極大值對應(yīng)的波長，叫做峰值波長m m。該定律主要是計算分布曲線下的面積。該定律主要是計算

15、分布曲線下的面積。 4TTMBbTm回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁13四、經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難四、經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難1 1、維恩公式、維恩公式 上述結(jié)果并沒有給出單色輻射本領(lǐng)的具體函數(shù)式，十九世紀上述結(jié)果并沒有給出單色輻射本領(lǐng)的具體函數(shù)式，十九世紀未，有許多物理學(xué)家，用經(jīng)典理論導(dǎo)出的未，有許多物理學(xué)家，用經(jīng)典理論導(dǎo)出的M M （T T公式都與實公式都與實驗結(jié)果不符合，其中最典型的是維恩公式和瑞利驗結(jié)果不符合，其中最典型的是維恩公式和瑞利金斯公式。金斯公式。 維恩假設(shè)：黑體的輻射可看成是由許多具有帶電的簡諧振子維恩假設(shè)：黑體的輻射可看成是由許多具有

16、帶電的簡諧振子分子，原子的振動所發(fā)射，輻射能按頻率波長分布的規(guī)分子，原子的振動所發(fā)射，輻射能按頻率波長分布的規(guī)律類似于麥克斯韋的分子速度分布律。于律類似于麥克斯韋的分子速度分布律。于18961896年得出絕對黑體的年得出絕對黑體的單色輻出度與波長單色輻出度與波長, ,溫度關(guān)系的一個半經(jīng)驗公式溫度關(guān)系的一個半經(jīng)驗公式 TCBeCTM251)(按照這個函數(shù)繪制出的曲線按照這個函數(shù)繪制出的曲線, ,其在高頻其在高頻( (即短波即短波) )部份與實驗曲線部份與實驗曲線能很好地相符能很好地相符, ,但在低頻但在低頻( (長波長波) )部份與實驗曲線相差較遠。部份與實驗曲線相差較遠。decdET/c231

17、回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁142 2，瑞利金斯公式，瑞利金斯公式 他們把分子物理中的能量按自由均分的原理運用到電磁輻射他們把分子物理中的能量按自由均分的原理運用到電磁輻射上，并認為在黑體空腔中輻射的電磁波是諧振子所發(fā)射的駐波，上，并認為在黑體空腔中輻射的電磁波是諧振子所發(fā)射的駐波，這樣得到的公式為這樣得到的公式為E E 瑞瑞- -金線金線維恩線維恩線實驗結(jié)果實驗結(jié)果回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁15在低頻段，瑞在低頻段，瑞-金線與實驗曲線符合的很好；金線與實驗曲線符合的很好； 在高頻段，瑞在高頻段，瑞-金線

18、與實驗曲線有明顯的偏離。金線與實驗曲線有明顯的偏離。kTcTMB42)(dkTcdE238E E 瑞瑞- -金線金線維恩線維恩線實驗結(jié)果實驗結(jié)果回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁16五、普朗克的能量子假說和黑體輻射公式五、普朗克的能量子假說和黑體輻射公式 普朗克既注意到維恩公式在長波普朗克既注意到維恩公式在長波( (即低頻方面的不足，又即低頻方面的不足，又注意到了瑞利金斯在短波即高頻方面的不足，為了找到注意到了瑞利金斯在短波即高頻方面的不足，為了找到一個符合黑體輻射的表達式，普朗克作了如下兩條假設(shè)，一個符合黑體輻射的表達式，普朗克作了如下兩條假設(shè)， 普朗克

19、假定普朗克假定1900年）年）(1)(1)黑體是由帶電諧振子組成，這些諧振子輻射電磁波，并和周圍黑體是由帶電諧振子組成，這些諧振子輻射電磁波，并和周圍的電磁場交換能量。的電磁場交換能量。(2)(2)這些諧振子的能量不能連續(xù)變化，只能取一些分立值，這些這些諧振子的能量不能連續(xù)變化，只能取一些分立值，這些分立值是最小能量分立值是最小能量的整數(shù)倍，即的整數(shù)倍，即,2,2，33，nn，nn為正整數(shù)，為正整數(shù)，e稱為能量子，稱為能量子，h h稱為普朗克常數(shù)稱為普朗克常數(shù) e h = 6.6260755h = 6.626075510-34 Js 10-34 Js 。而且假設(shè)頻率為而且假設(shè)頻率為的諧振子的最

20、小能量為的諧振子的最小能量為 =h=h回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁172.2.普朗克公式普朗克公式 能量不連續(xù)的概念是經(jīng)典物理學(xué)完全不容許的！能量不連續(xù)的概念是經(jīng)典物理學(xué)完全不容許的！112)(52kThcBehcTMdecdET/c1231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。 但從這個假定出發(fā)，但從這個假定出發(fā)，PlankPlank導(dǎo)出了與實驗曲線極為符合的普朗導(dǎo)出了與實驗曲線極為符合的普朗克公式：克公式：回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁183 3、普朗克假設(shè)

21、的意義、普朗克假設(shè)的意義 當(dāng)時普朗克提出的能量子的假設(shè)并沒有很深刻的道理，僅當(dāng)時普朗克提出的能量子的假設(shè)并沒有很深刻的道理，僅僅是為了從理論上推導(dǎo)出一個和實驗相符的公式。僅是為了從理論上推導(dǎo)出一個和實驗相符的公式。 這件事本身對物理學(xué)的意義是極其深遠的。能量子假設(shè)是這件事本身對物理學(xué)的意義是極其深遠的。能量子假設(shè)是對經(jīng)典物理的巨大突破，它直接導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生。對經(jīng)典物理的巨大突破，它直接導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生。 能量子概念在提出能量子概念在提出5 5年后沒人理會，首先是愛因斯坦認識到年后沒人理會，首先是愛因斯坦認識到其深遠的意義，并成功地解釋了其深遠的意義，并成功地解釋了“固體比熱和固體比熱

22、和“光電效應(yīng)光電效應(yīng)”。 普朗克本入一開始也沒能認識到這一點。普朗克本入一開始也沒能認識到這一點。1313年后才接收了年后才接收了他自己提出的這個概念他自己提出的這個概念19181918年，獲諾貝爾獎）。年，獲諾貝爾獎）?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?9一、光電效應(yīng)一、光電效應(yīng) 金屬及其化合物在光波的照射下發(fā)金屬及其化合物在光波的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，所發(fā)射射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，所發(fā)射的電子稱為光電子的電子稱為光電子1 1、實驗裝置、實驗裝置（1 1） 飽和光電流強度飽和光電流強度 ImIm與入射光強與入射光強成正比（成正比（不變）。

23、不變）。 單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)和光強成正比。子數(shù)和光強成正比。 ne ne I I GVGDKA光光2 2、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律 當(dāng)光電流達到飽和時，陰極當(dāng)光電流達到飽和時，陰極K K上逸上逸出的光電子全部飛到了陽極出的光電子全部飛到了陽極A A上。上。即即ImImneeuneeu回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁20v 截止電壓截止電壓(遏止電勢差）遏止電勢差）ameUmv 221光電子的最大初動能與入射光強無關(guān)。光電子的最大初動能與入射光強無關(guān)。 im2im1I2I1-UaU這表明：從陰極逸

24、出的光電子必有初動能這表明：從陰極逸出的光電子必有初動能 ( (指光電子剛逸出金屬指光電子剛逸出金屬表面時具有的動能表面時具有的動能) )。則對于最大初動能有。則對于最大初動能有。當(dāng)電壓當(dāng)電壓 U =0 U =0 時，光電流并不為零；時，光電流并不為零；只有當(dāng)兩極間加了反向電壓只有當(dāng)兩極間加了反向電壓 U=U=Ua Ua 0 0 0，無論光多微弱，從光照，無論光多微弱，從光照射陰極到光電子逸出，馳豫時間不超過射陰極到光電子逸出，馳豫時間不超過10-9s10-9s，無滯后現(xiàn)象。，無滯后現(xiàn)象。 (3) (3) 只有當(dāng)入射光頻率只有當(dāng)入射光頻率大于一定的紅限頻率大于一定的紅限頻率0 0時，才會產(chǎn)生時

25、，才會產(chǎn)生光電效應(yīng)。光電效應(yīng)。KU00 當(dāng)入射光頻率當(dāng)入射光頻率 降低到降低到 0 0 時，光電子的最大初動能為時，光電子的最大初動能為零。若入射光頻率再降低，則無論光強多大都沒有光電子產(chǎn)生，零。若入射光頻率再降低，則無論光強多大都沒有光電子產(chǎn)生，不發(fā)生光電效應(yīng)。不發(fā)生光電效應(yīng)。0 0 稱為這種金屬的紅限頻率稱為這種金屬的紅限頻率( (截止頻率截止頻率) ) 。回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁23二、經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難二、經(jīng)典物理學(xué)所遇到的困難 自 由 態(tài)逸出功 束 縛 態(tài) 按照經(jīng)典的物理理論，金屬中的自由電子是處在晶格上正電按照經(jīng)典的物理理論，金屬

26、中的自由電子是處在晶格上正電荷所產(chǎn)生的荷所產(chǎn)生的“勢阱之中。這就好象在井底中的動物，如果沒勢阱之中。這就好象在井底中的動物，如果沒有足夠的能量是跳不上去的。有足夠的能量是跳不上去的。1 1、逸出功，初動能與光強，頻率的關(guān)系、逸出功，初動能與光強，頻率的關(guān)系+rU單原子勢場單原子勢場雙原子勢場雙原子勢場多原多原子勢子勢場場E1E2回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁24 按照經(jīng)典的波動理論，光波的能量應(yīng)與光振幅平方成正比亦按照經(jīng)典的波動理論，光波的能量應(yīng)與光振幅平方成正比亦即應(yīng)與光強有關(guān)。因此，按經(jīng)典理論，光電子的初動能應(yīng)隨入即應(yīng)與光強有關(guān)。因此，按經(jīng)典理論，

27、光電子的初動能應(yīng)隨入射光的光強的增加而增加。射光的光強的增加而增加。 但實驗表明，光電子的初動能與光強無關(guān)，而只與入射光的但實驗表明，光電子的初動能與光強無關(guān)，而只與入射光的頻率呈線性增加，且存在光電效應(yīng)的頻率紅限。頻率呈線性增加，且存在光電效應(yīng)的頻率紅限。 當(dāng)光波的電場作用于電子，電子將從光波中吸取能量，克當(dāng)光波的電場作用于電子，電子將從光波中吸取能量，克服逸出功，從低能的束縛態(tài)，跳過勢壘而達到高能的自由態(tài)，服逸出功，從低能的束縛態(tài)，跳過勢壘而達到高能的自由態(tài)，并具有一定的初動能。并具有一定的初動能。2 2、 光波的能量分布在波面上，電子積累能量需要光波的能量分布在波面上，電子積累能量需要一

28、段時間，光電效應(yīng)不可能瞬時發(fā)生。一段時間，光電效應(yīng)不可能瞬時發(fā)生?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?5三、愛因斯坦的光量子論及愛因斯坦方程三、愛因斯坦的光量子論及愛因斯坦方程1 1普朗克的假定是不協(xié)調(diào)的普朗克的假定是不協(xié)調(diào)的eh2. 2. 愛因斯坦光量子假設(shè)愛因斯坦光量子假設(shè)19051905）h h為普朗克常數(shù)為普朗克常數(shù) h=6.626176h=6.62617610-34 Js 10-34 Js (1) (1) 電磁輻射是由以光速電磁輻射是由以光速c c 運動，并局限于空間某一小范圍的運動，并局限于空間某一小范圍的光量子光量子( (光子光子) )組成，

29、每一個光量子的能量組成，每一個光量子的能量 與輻射頻率與輻射頻率 的的關(guān)系為關(guān)系為 (2) (2) 光量子具有光量子具有“整體性整體性”。一個光子只能整個地被電子吸收。一個光子只能整個地被電子吸收或放出?；蚍懦?。 普朗克假定物體只是在發(fā)射或吸收電磁輻射時才以普朗克假定物體只是在發(fā)射或吸收電磁輻射時才以“量子量子的方式進行，并未涉及輻射在空間的傳播。相反，他認為電磁的方式進行，并未涉及輻射在空間的傳播。相反，他認為電磁輻射在空間的傳播還是波動的。輻射在空間的傳播還是波動的?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?6（一束光就是一束以光速運動的粒子流，單色光的能流

30、密（一束光就是一束以光速運動的粒子流，單色光的能流密度，即等于單位時間內(nèi)通過單位面積的光子數(shù)和每個光子能量度，即等于單位時間內(nèi)通過單位面積的光子數(shù)和每個光子能量之積，即之積，即hnS n n表示單位時間內(nèi)通過單位面積的光子數(shù)。表示單位時間內(nèi)通過單位面積的光子數(shù)。 這也說明，在能量密度一定時，每個光子的能量越大即這也說明，在能量密度一定時，每個光子的能量越大即頻率越高光子數(shù)頻率越高光子數(shù)N N就越小。就越小?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?73 3、對光電效應(yīng)的解釋、對光電效應(yīng)的解釋 光照射到金屬表面時，一個光子的能量可以立即被金屬中的光照射到金屬表面時

31、，一個光子的能量可以立即被金屬中的電子吸收。但只有當(dāng)入射光的頻率足夠高，以致每個光量子的電子吸收。但只有當(dāng)入射光的頻率足夠高，以致每個光量子的能量足夠大時，電子才有可能克服逸出功能量足夠大時，電子才有可能克服逸出功 A A 逸出金屬表面。根逸出金屬表面。根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換律據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換律Amvhm221Ahmvm221愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程hA0 因此存在紅限頻率因此存在紅限頻率 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁28hnS 又因為Im=neeu S=n hvne n v v一定時，光強大的光束，說明包含的光子數(shù)多，其照射到金一定時，

32、光強大的光束，說明包含的光子數(shù)多，其照射到金屬板上被電子吸收的機會也多，因而從金屬中逸出的電子數(shù)也多，屬板上被電子吸收的機會也多，因而從金屬中逸出的電子數(shù)也多，這就說明了光電流隨光強增加而增加。這就說明了光電流隨光強增加而增加。 在光子流中，光的能量集中在光子上，電子與光子相遇，只在光子流中，光的能量集中在光子上，電子與光子相遇，只hvhv要足夠大，電子就可以立刻吸收一個光子的能量而逸出金屬要足夠大，電子就可以立刻吸收一個光子的能量而逸出金屬表面，因而不會出現(xiàn)滯后效應(yīng)。表面，因而不會出現(xiàn)滯后效應(yīng)。式中式中ImIm是飽和電流，是飽和電流，u u是電子定向運動的速度，是電子定向運動的速度，nene

33、光電子數(shù)；光電子數(shù)；S S 是光強，是光強，n n 是光子數(shù)。是光子數(shù)。 Im S回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁29四、光的波粒二象性四、光的波粒二象性 每個光子的能量每個光子的能量 eh 描述光的波動性：波長描述光的波動性：波長 ，頻率，頻率 描述光的粒子性：能量描述光的粒子性：能量 ，動量，動量P P420222cmcpe按照相對論的質(zhì)能關(guān)系按照相對論的質(zhì)能關(guān)系因此光子無靜質(zhì)量因此光子無靜質(zhì)量 m0=0 m0=0 光子的動量光子的動量ehchcpehknph2hnk2 2引入引入回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首

34、頁30 光子具有動量，顯示其有粒子性，光子具有波長，又說明其光子具有動量，顯示其有粒子性，光子具有波長，又說明其有波動性。這說明，光具有波粒二象性，即在傳播過程中充分有波動性。這說明，光具有波粒二象性，即在傳播過程中充分顯示它的波動性如干涉，衍射等而在光與實物粒子相作用顯示它的波動性如干涉，衍射等而在光與實物粒子相作用時，又充分顯示它的粒子特性，光的波，粒二重特性，充分地時，又充分顯示它的粒子特性，光的波，粒二重特性，充分地包含在包含在ehhp 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁31五、光電效應(yīng)的應(yīng)用五、光電效應(yīng)的應(yīng)用1 1、測量普朗克常數(shù)、測量普朗克常數(shù)

35、h hAhmvm2210221eUekmvm將愛氏方程與實驗方程結(jié)果比較有將愛氏方程與實驗方程結(jié)果比較有 ekh K K可由實驗測定，由此可測出值可由實驗測定，由此可測出值 h h，也能檢測愛氏方程，也能檢測愛氏方程的正確與否的正確與否 2 2、 有聲電影、電視、閃光計數(shù)器、自動控制中都有有聲電影、電視、閃光計數(shù)器、自動控制中都有著重要作用著重要作用回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁32回顧回顧（1 1） 飽和光電流強度飽和光電流強度 ImIm與入射光強成正比（與入射光強成正比（不變）。不變）。一、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律一、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律ameUmv 22

36、1（2 2） 光電子的最大初動能隨入射光的頻率的增大而光電子的最大初動能隨入射光的頻率的增大而增大增大 最大初動能與截止電壓的關(guān)系最大初動能與截止電壓的關(guān)系 (3) (3) 只有當(dāng)入射光頻率只有當(dāng)入射光頻率大于一定的紅限頻率大于一定的紅限頻率0 0時，時，才會產(chǎn)生光電效應(yīng)。才會產(chǎn)生光電效應(yīng)。（4 4光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的0221eUekeUmvam回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁33eh二、愛因斯坦光量子假設(shè)二、愛因斯坦光量子假設(shè)19051905）(1) 電磁輻射由以光速c 運動，并由局限于空間某一小范圍的光量子(光子)組成，每一個光量

37、子的能量 與輻射頻率 的關(guān)系為 (2) 光量子具有“整體性”。一個光子只能整個地被電子吸收或放出。 (3) 一束光就是一束以光速運動的粒子流，單色光的能流密度，即等于單位時間內(nèi)通過單位面積的光子數(shù)和每個光子能量之積，即hnS 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁343 3、對光電效應(yīng)的解釋、對光電效應(yīng)的解釋Ahmvm221愛因斯坦光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程hA0 因此存在紅限頻率因此存在紅限頻率 ne n Im I v v一定時，光強大的光束，說明包含的光子數(shù)多，其照射到金一定時，光強大的光束，說明包含的光子數(shù)多，其照射到金屬板上被電子吸收的機會也多，

38、因而從金屬中逸出的電子數(shù)也多，屬板上被電子吸收的機會也多，因而從金屬中逸出的電子數(shù)也多，這就說明了光電流隨光強增加而增加。這就說明了光電流隨光強增加而增加。 在光子流中，光的能量集中在光子上，電子與光子相遇，只在光子流中，光的能量集中在光子上，電子與光子相遇，只hvhv要足夠大，電子就可以立刻吸收一個光子的能量而逸出金屬要足夠大，電子就可以立刻吸收一個光子的能量而逸出金屬表面，因而不會出現(xiàn)滯后效應(yīng)。表面，因而不會出現(xiàn)滯后效應(yīng)。回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁35六、康普頓效應(yīng)六、康普頓效應(yīng)1 1實驗裝置：實驗裝置： 19221923 19221923年康

39、普頓研究了年康普頓研究了X X射線被較輕物質(zhì)射線被較輕物質(zhì)( (石墨、石蠟石墨、石蠟等等) )散射后散射后X X光的成分，發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了有波長與原入射光的成分，發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了有波長與原入射X X波長相同的成分外，還有波長較長的成分。這種散射現(xiàn)象稱為波長相同的成分外，還有波長較長的成分。這種散射現(xiàn)象稱為康普頓散射或康普頓效應(yīng)?？灯疹D散射或康普頓效應(yīng)。X X射線源射線源鉛板鉛板散射物質(zhì)散射物質(zhì) 探測器探測器康普頓效應(yīng)進一步證實了光的量子性?？灯疹D效應(yīng)進一步證實了光的量子性?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?62 2實驗規(guī)律：實驗規(guī)律：2sin2)co

40、s1 (2000cmhcmh 在散射的在散射的X X射線中，除有波長與入射射線相同的成分外，還有波射線中，除有波長與入射射線相同的成分外，還有波長較長的成分。波長的偏移量為長較長的成分。波長的偏移量為 康普頓散射的波長偏康普頓散射的波長偏移與散射角的關(guān)系如下移與散射角的關(guān)系如下圖所示。圖所示。 0 0：入射波波長，：入射波波長， ：散射波波長，：散射波波長， ：散射角：散射角- -散射方向與入射方向之間的夾角。散射方向與入射方向之間的夾角。 =0o=0o =45=45o o =90=90o oI I =135=135o o 0 0M0: M0: 是電子的質(zhì)量是電子的質(zhì)量回上頁回上頁下一頁下一頁

41、回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁373 3康普頓效應(yīng)的特點：康普頓效應(yīng)的特點：波長偏移波長偏移 只與散射角有關(guān)，而與散射物質(zhì)及入射只與散射角有關(guān)，而與散射物質(zhì)及入射X X射射線線 的波長的波長0 0無關(guān)：無關(guān)：00000（2 2只有當(dāng)入射波長只有當(dāng)入射波長 0 0 與電子的康普頓波長與電子的康普頓波長c c可可比擬時，康普頓效應(yīng)才顯著。比擬時，康普頓效應(yīng)才顯著。因此選用因此選用X X射線觀察。射線觀察。（3 3原子量較小的物質(zhì)，康普頓散射較強，反之，原子量大的原子量較小的物質(zhì)，康普頓散射較強，反之，原子量大的物質(zhì)康普頓散射較弱。物質(zhì)康普頓散射較弱。 =0o=0o =45o=45

42、o =90o=90oI I =135o=135o 0 0電子的康普頓波長：電子的康普頓波長：cmhc00024263. 0A回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁38七、康普頓效應(yīng)驗證了光的量子性：1 1經(jīng)典電磁理論的困難經(jīng)典電磁理論的困難 2 2康普頓的解釋：康普頓的解釋： 按經(jīng)典理論，入射按經(jīng)典理論，入射X X光是電磁波，散射光的波長是不會改變的。光是電磁波，散射光的波長是不會改變的。 他假設(shè)他假設(shè): :入射入射X X射線束不是頻率為射線束不是頻率為 的波，而是一束能量為的波，而是一束能量為 E Eh h 的光子；光量子與散射物質(zhì)中的電子之間的發(fā)生彈的光子

43、；光量子與散射物質(zhì)中的電子之間的發(fā)生彈性碰撞，且在碰撞過程中滿足能量與動量守恒。性碰撞，且在碰撞過程中滿足能量與動量守恒。 因為散射物質(zhì)中的帶電粒子是作受迫振動，其頻率等于入射因為散射物質(zhì)中的帶電粒子是作受迫振動，其頻率等于入射X X光的頻率，故帶電粒子所發(fā)射光的頻率應(yīng)為入射的光的頻率，故帶電粒子所發(fā)射光的頻率應(yīng)為入射的X X光的頻率。光的頻率。 因康普頓位移與物質(zhì)材料無關(guān)，提醒我們，散射過程與整個因康普頓位移與物質(zhì)材料無關(guān)，提醒我們，散射過程與整個原子無關(guān)。經(jīng)典理論中是被吸收原子無關(guān)。經(jīng)典理論中是被吸收回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁39（如果光子與束

44、縛很緊的電子碰撞，則光子是與整個原子（如果光子與束縛很緊的電子碰撞，則光子是與整個原子交換動量和能量。但原子的質(zhì)量相對于光子可視為無窮大，按交換動量和能量。但原子的質(zhì)量相對于光子可視為無窮大，按碰撞理論，這時光子不會顯著地失去能量碰撞理論，這時光子不會顯著地失去能量, ,故而散射光的頻率故而散射光的頻率就不會明顯地改變，所以入射光中就有與入射光波長相同的散就不會明顯地改變，所以入射光中就有與入射光波長相同的散射光。射光。（輕原子中的電子一般束縛較弱，而重原子中只有外層（輕原子中的電子一般束縛較弱，而重原子中只有外層電子束縛較弱，因此，原子量小的物質(zhì)康普頓散射較強，重電子束縛較弱，因此，原子量小

45、的物質(zhì)康普頓散射較強，重原子物質(zhì)康普頓散射較弱。原子物質(zhì)康普頓散射較弱。（當(dāng)光子與自由電子或束縛較弱的電子發(fā)生碰撞時，入射（當(dāng)光子與自由電子或束縛較弱的電子發(fā)生碰撞時，入射光子把一部分能量傳給了電子，同時光子則沿一定方向被彈開，光子把一部分能量傳給了電子，同時光子則沿一定方向被彈開，成為散射光。由于光子的能量成為散射光。由于光子的能量 E0E0h h0 0 已有一部分傳給了已有一部分傳給了電子，因而被散射的光子的能量電子，因而被散射的光子的能量 E Eh h 就較之入射光子的能就較之入射光子的能為低，為低，E Eh h E0 E0h h0 0 0 0回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回

46、上頁下一頁下一頁回首頁回首頁40e enchv 00nchv vm3 3、定量計算、定量計算利用能量與動量守利用能量與動量守恒定律有：恒定律有：2200mchcmh解出的波長偏移：解出的波長偏移：cos100cmhvnnmhh00光量子能量光量子能量 電子的束縛能，電子的束縛能， 電子可視為電子可視為“自在的自在的回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁414 4、康普頓散射實驗的意義、康普頓散射實驗的意義 (1) (1)有力地支持了有力地支持了“光量子概念。也證實了普朗克假設(shè)光量子概念。也證實了普朗克假設(shè) = = h h。 (2) (2)首次實驗證實了愛因斯坦

47、提出的首次實驗證實了愛因斯坦提出的“光量子具有動量的假設(shè)。光量子具有動量的假設(shè)。 (3) (3)證實了在微觀的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍證實了在微觀的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。然是成立的?；厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉摶厣享摶厣享撓乱豁撓乱豁摶厥醉摶厥醉?2* *光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的區(qū)別：光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的區(qū)別：、光電效應(yīng)是處于原子內(nèi)部束縛態(tài)的電子、光電效應(yīng)是處于原子內(nèi)部束縛態(tài)的電子 與光子與光子 的作用，的作用，這時束縛態(tài)的電子吸收了光子的全部能量而逸出金屬表面；這時束縛態(tài)的電子吸收了光子的全部能量而逸出金屬表面；、康普頓效應(yīng)則是光子與準自由電子的

48、彈性碰撞，光子只是、康普頓效應(yīng)則是光子與準自由電子的彈性碰撞，光子只是將一部分能量傳給電子，被散射光子的能量因而頻率低于將一部分能量傳給電子，被散射光子的能量因而頻率低于入射光子的能量，入射光子的能量， 可以證明：只有處于束縛態(tài)的電子才可能吸收光子，自由可以證明：只有處于束縛態(tài)的電子才可能吸收光子，自由電子不能吸收光子。電子不能吸收光子。回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁43解：由題知光電子的最大初動能為解：由題知光電子的最大初動能為JEk191004.akeUE 而VeEUka52106110041919.KEhAhA0 例例15-1 15-1 當(dāng)波長為

49、當(dāng)波長為30003000的光照射某種金屬表面時，光電子的光照射某種金屬表面時，光電子的能量范圍從的能量范圍從0 0到到4.04.010-19J 10-19J ，在作上述光電效應(yīng)實驗時，在作上述光電效應(yīng)實驗時，遏止電壓遏止電壓|Ua|=|Ua|=V V，此金屬的紅限頻率，此金屬的紅限頻率 v0v0。 kEhcHzhEck14100 . 4AhEk回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁44答：選答：選D D。 例例15-2 15-2 關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法：關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法：(1)(1)任何波長的可見光照射到任何金屬表面都能產(chǎn)生光電效應(yīng)；任何波長的可見光照射

50、到任何金屬表面都能產(chǎn)生光電效應(yīng)；(2)(2)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率的光照射時釋出電子的最大初動能也不同；受到不同頻率的光照射時釋出電子的最大初動能也不同；(3)(3)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率，強度相等的光照射時，單位時間釋出的電子數(shù)受到不同頻率，強度相等的光照射時，單位時間釋出的電子數(shù)一定相等；一定相等； (4) (4) 假設(shè)假設(shè) 入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則當(dāng)入射入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則當(dāng)入射

51、光頻率不變，而強度增大一倍時，該金屬的飽和電流光頻率不變，而強度增大一倍時，該金屬的飽和電流 也增大也增大一倍。一倍。其中正確的是：其中正確的是： (A) (A) ，(1),(2),(3); (B)(1),(2),(3); (B)， (2),(3),(4)(2),(3),(4)（C)C)， (2),(3); (D) (2),(3); (D) ，(2), (4);(2), (4);回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁45例例15154 4 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都包含有電子與光子的相互作光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都包含有電子與光子的相互作用過程對此，在以下幾種理解中，

52、正確的選項是用過程對此，在以下幾種理解中，正確的選項是 （兩種效應(yīng)中電子與光子兩者組成的系統(tǒng)都服從動量守恒（兩種效應(yīng)中電子與光子兩者組成的系統(tǒng)都服從動量守恒定律和能定律和能 量守恒定律量守恒定律（兩種效應(yīng)都相當(dāng)于電子與光子的彈性碰撞過程（兩種效應(yīng)都相當(dāng)于電子與光子的彈性碰撞過程 （兩種效應(yīng)都屬于電子吸收光子的過程（兩種效應(yīng)都屬于電子吸收光子的過程 （光電效應(yīng)是吸收光子的過程，而康普頓效應(yīng)則相當(dāng)于光（光電效應(yīng)是吸收光子的過程，而康普頓效應(yīng)則相當(dāng)于光子和電子子和電子 的彈性碰撞過程的彈性碰撞過程D D回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁46例例15155 5設(shè)用

53、頻率為設(shè)用頻率為1 1，2 2的兩種單色光，先后照射同一種金的兩種單色光，先后照射同一種金屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，已知金屬的紅限頻率為屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，已知金屬的紅限頻率為0 0，測得兩次照射，測得兩次照射時的遏止電壓時的遏止電壓|Ua2|=2|Ua1|Ua2|=2|Ua1|，則這兩種單色光的頻率有如下關(guān)系：，則這兩種單色光的頻率有如下關(guān)系：(A)(A)2 2 1 10 0，（，（B B） 2 2 1 10 0， （C C）2 2 2 21 10 0， （D D） 2 2 1 12 20 0，0121121hUeAmvhva01222hUeAUehvaa聯(lián)立得：聯(lián)立得：0122vvv答案答案CC

54、解：紅限頻率光子的能量剛好等于光電子的逸出功解：紅限頻率光子的能量剛好等于光電子的逸出功由光電效應(yīng)方程由光電效應(yīng)方程0hA電子的最大初動能與截止電壓的關(guān)系為電子的最大初動能與截止電壓的關(guān)系為aUemv 221回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁47例例15156 6已知一單色光照射在鈉光表面上，測得電子的最大動已知一單色光照射在鈉光表面上，測得電子的最大動能是能是1.2eV1.2eV，而鈉的紅限波長是，而鈉的紅限波長是5400A05400A0，那么入射光的波長是，那么入射光的波長是 （A A5350A05350A0， （B B5000A05000A0， （C

55、 C4350A04350A0， （D D3550A03550A0。答案答案DD解：由光電效應(yīng)方程，有解：由光電效應(yīng)方程，有AEhk0hcEhck即8341910834001031063. 6106 . 12 . 11054001031063. 6hcEhck03550 A0hEk回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁48例例15157 7某一波長的某一波長的X X光經(jīng)物質(zhì)散射后，其散射光中包含波光經(jīng)物質(zhì)散射后，其散射光中包含波長長和波長和波長的兩種成分，其中的兩種成分，其中的散射成分稱為康普頓散射。的散射成分稱為康普頓散射。答：答： 不變不變 變長變長 波長變

56、長波長變長 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁49例例15158 8已知某金屬的逸出功為已知某金屬的逸出功為A A，用頻率為，用頻率為1 1的光照射該金的光照射該金屬能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則該金屬的紅限頻率屬能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則該金屬的紅限頻率0 0，1 10 0，則遏止電勢差，則遏止電勢差|Ua|=|Ua|=。,0hAv 解：由逸出功與紅限頻率的關(guān)系，有解：由逸出功與紅限頻率的關(guān)系，有AEhvk由于由于eAhvUa1所以所以AUea回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁509 9、以一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測出其光電流

57、曲線、以一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測出其光電流曲線在圖中用實線表示，然后保持光的頻率不變，增大照射光的強在圖中用實線表示，然后保持光的頻率不變，增大照射光的強度，測出光電流曲線在圖中用虛線表示，滿足題意的圖是度，測出光電流曲線在圖中用虛線表示，滿足題意的圖是IU（A）IU（B）IU（C）IU（D）回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁51解：解： 光的強度光的強度 NhS N N是單位時間通過單位面積的光子數(shù)。是單位時間通過單位面積的光子數(shù)。 光電流光電流 NeI e e是電子電荷。是電子電荷。 由由 AeUAmvha221可見當(dāng)可見當(dāng)v,Av,A不變

58、時，不變時，UaUa不變。不變。 S S 增大，則增大，則I I增大。增大。 選圖選圖B B） 回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁52一、原子光譜的實驗規(guī)律一、原子光譜的實驗規(guī)律1 1、光譜的分類、光譜的分類（1 1線狀光譜線狀光譜 光譜成線狀，是分立的，離散的，光譜成線狀，是分立的，離散的， 譜線分明且清楚。這是原子光譜譜線分明且清楚。這是原子光譜（2 2帶狀光譜帶狀光譜 譜線分段密集的。每段中很多有波譜線分段密集的。每段中很多有波 長相近的譜線，這是分子光譜長相近的譜線，這是分子光譜（3 3連續(xù)光譜連續(xù)光譜 光譜是連續(xù)變化，譜線密接成一片，光譜是連續(xù)變

59、化，譜線密接成一片， 這是一般物體的熱輻射光譜。如白熾燈的光譜這是一般物體的熱輻射光譜。如白熾燈的光譜 在十九世紀在十九世紀, ,化學(xué)化學(xué), ,電磁學(xué)的發(fā)展電磁學(xué)的發(fā)展, ,都把原子結(jié)構(gòu)作為自己的都把原子結(jié)構(gòu)作為自己的研究對象研究對象, ,而原子發(fā)光是反映原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)或能態(tài)變化的重要而原子發(fā)光是反映原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)或能態(tài)變化的重要現(xiàn)象。因此，對光譜的研究現(xiàn)象。因此，對光譜的研究, ,是了解原子結(jié)構(gòu)的重要方法。是了解原子結(jié)構(gòu)的重要方法。光譜是電磁輻射的波長成份和強度分布的一種記錄。光譜是電磁輻射的波長成份和強度分布的一種記錄。按光譜的形狀，其可分為三類按光譜的形狀，其可分為三類一、原子光譜的實驗規(guī)律

60、一、原子光譜的實驗規(guī)律二、玻爾的氫原子理論二、玻爾的氫原子理論三、玻爾理論的缺陷三、玻爾理論的缺陷回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁回上頁回上頁下一頁下一頁回首頁回首頁532 2、氫原子光譜的規(guī)律性、氫原子光譜的規(guī)律性 下圖是氫原子可見光譜圖，它是分立的線狀光譜。各譜線的波下圖是氫原子可見光譜圖，它是分立的線狀光譜。各譜線的波長是經(jīng)光譜學(xué)測定的。波長越短、譜線的間隔越小。長是經(jīng)光譜學(xué)測定的。波長越短、譜線的間隔越小。6562.8H4101.7H4861.3H4861.3H4340.5H （1 1巴爾麥公式巴爾麥公式422nnB式中式中n =3, 4, 5, .n =3, 4, 5, .等為正