高二物理競賽課件：量子力學(xué)之光電效應(yīng)和愛因斯坦光子理論

1、 光電效應(yīng)和愛因斯坦光子理論 光電效應(yīng)和愛因斯坦光子理論（1）光電效應(yīng)現(xiàn)象 光電效應(yīng)是當(dāng)光照射到金屬表面時，有電子從金屬中逸出的現(xiàn)象。其主要特征有三點(diǎn)：（1）.對于一定的金屬，存在一個確定的臨界頻率，當(dāng)照射光的頻率低于臨界頻率時,無論光有多強(qiáng)，受照的金屬不會放出電子。（2）.每個光電子的初動能僅取決于照射光的頻率，并與之成線性關(guān)系，而與照射光的強(qiáng)度無關(guān)。（3）.不論光多么微弱，從開始照射到打出光電子，延遲時間極短,大約不超過10-9秒。（2）.愛因斯坦光子理論 不僅發(fā)射和吸收電磁輻射時以“量子”的方式進(jìn)行，而且輻射場本身也是由“量子”組成，稱為“光量子”或“光子”，每個光子的能量為 按照愛因斯

2、坦的理論，光照射到金屬表面上時能量為 的光子被電子吸收，故存在關(guān)系式 如果 ，則電子不能脫出金屬表面。光子的動量：由對于光子V=C，故光子的靜質(zhì)量為（ ）由能量-動量關(guān)系：有（3）.愛因斯坦關(guān)系式其中 焦耳秒 為波矢量 愛因斯坦是德裔美國物理學(xué)家，思想家及哲學(xué)家,現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人，相對論-“質(zhì)能關(guān)系”的提出者。1999年12月26日，愛因斯坦被美國時代周刊評選為“世紀(jì)偉人”。 3.康普頓(Compton)效應(yīng) 1922年，康普頓發(fā)現(xiàn)被原子中電子散射后的X射線的波長大于入射時的波長，并且波長的改變kkmv隨散射角的增加而增加。由能量守恒：和動量守恒：公式中 為電子靜止質(zhì)量。解方程可得（

3、3）證 明根據(jù)能量和動量守恒定律：代入得：兩邊平方：兩邊平方（2）式（1）式得：kkmv所以最后得：1900年，普朗克提出黑體以 為能量單位不連續(xù)地發(fā)射和吸收頻率為 的輻射,而不是像經(jīng)典物理所要求的那樣可以連續(xù)地發(fā)射和吸收輻射能量。 能量單位 稱為能量子，h是普朗克常數(shù)，數(shù)值為h=6.62559(16)10-34焦耳秒 由此得到與實(shí)驗結(jié)果符合的很好的普朗克公式。 該式稱為Planck輻射定律Planck 線能量密度 (104 cm)0510普朗克（Planck）公式式中： 是黑體內(nèi)頻率在 到 之間的輻射能量密度，C是真空中光速，k是波爾茲曼常數(shù),T是黑體的絕對溫度普朗克假設(shè)的重大意義普朗克的理論開始突破了經(jīng)典物理學(xué)在微觀領(lǐng)域內(nèi)的束縛，打開了認(rèn)識光的微粒性的途徑。人們把普朗克假設(shè)稱為量子化的開端，把普朗克稱為量子論的鼻祖，將1900年作為量