2022-2023学年高二物理竞赛课件：康普顿效应

康普顿效应 康普顿效应 1922年间康普顿观察X射线通过物质散射时，发现散射的波长发生变化的现象。 X 射线管 光阑 石墨体（散射物）  探测器 一、实验规律 经典电磁波理论的缺陷 (3) 无法解释光电效应的产生几乎无须时间的积累。 (2) 无法解释红限的存在。 按照光的波动理论，金属中的电子是在电磁波中电场的作用而作受迫振动，吸收光的能量，从而逸出金属表面。因此光电子的初动能应取决于入射光的强度，但实验结果是光电子的初动能与入射光强度无关，却与入射光的频率成线性关系。 无论入射光的频率多么低，只要光照时间足够长，电子就能从入射光中获得足够的能量而脱离金属表面，不应存在红限频率。 金属受光照射到光电子逸出，电子吸收能量并积累到一定量值需要时间，且光强越小，积累的时间就越长，但实验结果却是瞬时的。 (1) 按经典理论光电子的初动能应决定于入射光的光 强，而不决定于光的频率。 爱因斯坦光电效应方程 爱因斯坦光子假说： 光是以光速 C 运动的微粒流，称为光量子（光子） 光子的能量为： 一部分转化为光电子的动能，即： 金属中的自由电子吸收一个光子能量 以后， 一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功W ， 因为： 由于光子速度恒为c，所以光子的“静止质量”为零. 光子质量 光子的动量 光子能量 三、光的波粒二象性 光子是一种基本粒子，在真空中以光速运动 表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性， 即具有波粒二象性。 表示粒子特性的物理量 波长、频率是表示波动性的物理量 A.爱因斯坦 对现代物理方面的贡献，特别是阐明光电效应的定律 1921诺贝尔物理学奖 例 在铝中移出一个电子需要4.2eV的能量，波长为 200nm的光射到其表面，求： 1、光电子的最大动能 2、遏制电压 3、铝的截止波长 解： 例 根据图示确定以下各量 1、钠的红限频率 2、普朗克常数 3、钠的逸出功 钠的遏制电压与 入射光频关系 解： 1、从图中得出 从图中得出 钠的遏制电压与 入射光频关系 由爱因斯坦方程 其中 遏制电压与入射光频关系 普朗克常数 3、钠的逸出功 钠的遏制电压与 入射光频关系 例 以一定频率的单色光照射到某金属表面,测出其光电流的曲线如图中实线所示；然后在光强度不变的条件下增大照射光的频率，测出其光电流的曲线如图中虚线所示。满足题意的图是 V I o (A) V I o (B) V I o (C) V I o (D) (D) $