光电效应康普顿散射.ppt

物理学的分支及近年来的发展
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
非线性物理学
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
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。
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
** 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。
光电效应爱因斯坦光量子假说

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
m
S
A
K
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。
(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
U0
3
1
2
U
I
IS
0
上图即为相同频率,不同入射光强度的实验曲线。
1、光电效应的实验规律(实验结果)
Is称为饱和光电流
U0称为遏止电压(I=0时的电压)
(2) 光电子的初动能与入射光强度无关,而与入射光
的频率满足线性关系。
U03
U02
U01
3
1
2
U
I
IS
0
红限频率
截止电压的大小反映
光电子初动能的大小
由上图可知:I=0时有
截止电压与入射光频率有线性关系
实验证明:
Ua对不同金属有不同值, e Ua称逸出功
(3)产生光电效应的金属具有一定的截止频率。
由
可知,只有当
从金属表面逸出的电子才具有初动能,产生光电效应。
(4)光电效应具有瞬时性,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。
几种纯金属的截止频率
金属
截止频率




铯钠锌铱铂

* 经典理论认为光强越大,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1W/m2的光照在金属Na 上,需107秒
即115天电子才能逸出(经典)