第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院量子力学基础量子力学基础第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院?物理学的分支及近年来发展的总趋势物理学经典物理现代物理力学热学电磁学光学相对论量子论非线性时间 t 关键概念的发展力学电磁学热学相对论量子论 1600 1700 1800 1900 第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院近年来的发展: *粒子物理高能加速器产生新粒子,已发现 300 种。麦克斯韦理论、狄拉克量子电动力学、重整化方法。*天体物理运用物理学实验方法和理论对宇宙各种星球进行观测和研究,从而得出相应的天文规律的学科。应用经典、量子、广义相对论、等离子体物理和粒子物理。**太阳中微子短缺问题**引力波存在的问题**物体的速度能否超过光速的问题第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院**非平衡热力学及统计物理物理学发展的总趋向: *学科之间的大综合。*相互渗透结合成边缘学科。二十世纪物理学中两个重要的概念:场和对称性?从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出??光电效应康普顿效应。??黑体辐射问题,即所谓“紫外灾难”。??原子的线光谱和原子结构。第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院 光电效应爱因斯坦光量子假说 光电效应的实验规律如图所示,为光电效应的基本装置。 S:真空的玻璃容器 m:石英玻璃窗 A:阳极 K:阴极(金属板) U G mSAK当紫外线或波长很短的可见光照在阴极时,金属板将释放电子即光电子。第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院(1)饱和光电流强度与入射光强度成正比。或者说:单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光强成正比 U 031 2U II S0如图即为相同频率,不同入射光强度 1、光电效应的实验规律(实验结果) I s称为饱和光电流 U 0称为遏止电压( I=0 的电压) (2)光电子的初动能与入射光强度无关,而与入射光的频率成正比。第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院 U 03U 02U 01312U II S0 ? 0U aU 0?红限频率截止电压的大小反映光电子初动能的大小 20 02 1 mV eU ?由上图可知: I=0 时有 aUKU??? 0截止电压与入射光频率有线性关系 a eU eK mV??? 202 1实验证明: U a对不同金属有不同值, e U a称逸出功第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院(3)产生光电效应的金属具有一定的截止频率。 a eU eK mV??? 202 1由可知,只有当 KU a/??从金属表面逸出的电子才具有初动能,即产生光电效应。(4)光电效应具有瞬时性,或说响应速度很快, 10 -9秒。只要,则在光照射金属表面后,几乎立即就有光电子逸出,与光的强度无关。 KU a/??几种纯金属的截止频率金属截止频率 Hz 10 / 14 0? 铯钠锌铱铂 第十一章量子物理薛基础光电效应康普顿散射哈尔滨工程大学理学院*经典认为光强越大,饱和电流应该大, 光电子的初动能也该大,即初动能正比于光强。但实验上光电子初动能只与频率有关,而与光强无关。*只要频率高于红限,既使光强很弱也有光电流;频率低于红限时,无论光强再大也没有光电流。而经典认为有无光电效应不应与频率有关。*瞬时性。经典认为光能量分布在波面上,吸收能量要时间,即需能量的积累过程。 经典理论的困难例如:强度为 1 W/m 2的光照在金属 N a上,需 10 7秒即115 天电子才能逸出(经典)
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