問題：回顧前面學習，總結人類對光本性認識發展過程？光譜分析在科學技術中的應用專家講座第1頁光本性1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1801托馬斯·楊雙縫干涉試驗1814菲涅耳衍射試驗赫茲電磁波試驗1888赫茲發覺光電效應牛頓微粒說占主導地位波動說漸成真理……….光譜分析在科學技術中的應用專家講座第2頁2.2涅槃鳳凰再翱翔光譜分析在科學技術中的應用專家講座第3頁用弧光燈照射擦得很亮鋅板，(注意用導線與不帶電驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器指針張角會變大。。一、光電效應現象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電光譜分析在科學技術中的應用專家講座第4頁用弧光燈照射擦得很亮鋅板，(注意用導線與不帶電驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器指針張角會變大。。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電一.光電效應試驗規律光譜分析在科學技術中的應用專家講座第5頁1.什么是光電效應

當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出現象，稱為光電效應。逸出電子稱為光電子。一.光電效應試驗規律光電子定向移動形成電流叫光電流光譜分析在科學技術中的應用專家講座第6頁一.光電效應試驗規律2.光電效應試驗規律（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流到達某一值后不再增大，即到達飽和值。因為光照條件一定時，K發射電子數目一定。試驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發射光電子數越多。陽極陰極光譜分析在科學技術中的應用專家講座第7頁：使光電流減小到零反向電壓－++++++一一一一一一v加反向電壓，如右圖所表示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若最大初動能U=0時，I≠0，因為電子有初速度則I=0，式中UC為遏止電壓一.光電效應試驗規律(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UCEEUFKA光譜分析在科學技術中的應用專家講座第8頁IIsUaOU黃光（強）黃光（弱）光電效應伏安特征曲線遏止電壓飽和電流一.光電效應試驗規律蘭光Ub(2)存在遏止電壓和截止頻率陽極陰極光譜分析在科學技術中的應用專家講座第9頁試驗表明:對于一定顏色(頻率)光,不論光強弱怎樣,遏止電壓是一樣.光頻率

改變是，遏止電壓也會改變。一.光電效應試驗規律(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UC光電子最大初動能只與入射光頻率相關，與入射光強弱無關。陽極陰極光譜分析在科學技術中的應用專家講座第10頁經研究后發覺：一.光電效應試驗規律b.存在截止頻率

c對于每種金屬，都對應確定截止頻率

c。

當入射光頻率

>

c時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率

<

c時，不論光強多大也無電子逸出金屬表面。(2)存在遏止電壓和截止頻率陽極陰極光譜分析在科學技術中的應用專家講座第11頁試驗結果：即使入射光強度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬極限頻率，電流表指針也幾乎是伴隨入射光照射就馬上偏轉。更準確研究推知，光電子發射所經過時間不超出10－9秒（這個現象普通稱作“光電子瞬時發射”）。光電效應在極短時間內完成一.光電效應試驗規律(3)含有瞬時性陽極陰極光譜分析在科學技術中的應用專家講座第12頁勒納德等人經過試驗得出以下結論：①對于任何一個金屬，都有一個極限頻率，入射光頻率必須大于這個極限頻率，才能發生光電效應，低于這個頻率就不能發生光電效應；②當入射光頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和電流越大；③光電子最大初動能與入射光強度無關，只伴隨入射光頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時，光電子發射幾乎是瞬時，普通不超出10-9秒.

一.光電效應試驗規律光譜分析在科學技術中的應用專家講座第13頁二.光電效應解釋中疑難

按照光電磁理論，應得出以下結論：①光越強，光電子初動能應該越大，所以遏止電壓UC應與光強弱相關；②不論光頻率怎樣，只要光足夠強，電子都可取得足夠能量從而逸出表面，不應存在截止頻率；③假如光很弱，按經典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘時間才能取得逸出表面所需能量，這個時間遠遠大于10-9S。以上三個結論都與試驗結果相矛盾，所以無法用經典波動理論來解釋光電效應。光譜分析在科學技術中的應用專家講座第14頁1.光子說(愛因斯坦于1905年提出)

在空間傳輸光不是連續而是一份一份，每一份叫做一個光子，光子能量跟它頻率成正比。即:E＝hν，ν表示光頻率，h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒三.愛因斯坦光電效應方程光譜分析在科學技術中的應用專家講座第15頁2.光電效應方程①逸出功：金屬表面上電子逸出時要克服金屬原子核引力所做功最小值。不一樣金屬,其逸出功不一樣。有：W0=hν0②光電效應方程：Ek＝hν－W0三.愛因斯坦光電效應方程光譜分析在科學技術中的應用專家講座第16頁2.愛因斯坦光電效應方程1.光子：或——光電子最大初動能

——金屬逸出功

W0一個電子吸收一個光子能量hν后，一部分能量用來克服金屬逸出功W0，剩下表現為逸出后電子初動能Ek，即：三.愛因斯坦光量子假設光譜分析在科學技術中的應用專家講座第17頁3.愛因斯坦光電效應方程對試驗結論解釋Ek＝hν－W0ν0EKν－W00●解釋截止頻率●解釋飽和光電流●解釋瞬時性光譜分析在科學技術中的應用專家講座第18頁3.光子說對光電效應解釋①愛因斯坦方程表明，光電子初動能Ek與入射光頻率成線性關系，與光強無關。只有當hν>W0時，才有光電子逸出，就是光電效應截止頻率。②電子一次性吸收光子全部能量，不需要積累能量時間，光電流自然幾乎是瞬時發生。③光強較大時，包含光子數較多，照射金屬時產生光電子多，因而飽和電流大。三.愛因斯坦光量子假設光譜分析在科學技術中的應用專家講座第19頁因為愛因斯坦提出光子假說成功地說明了光電效應試驗規律,榮獲1921年諾貝爾物理學獎。愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當初并未被物理學家們廣泛認可，因為它完全違反了光波動理論。4.光電效應理論驗證美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”試驗，結果在1915年證實了愛因斯坦方程，h值與理論值完全一致，又一次證實了“光量子”理論正確。三.愛因斯坦光量子假設光譜分析在科學技術中的應用專家講座第20頁愛因斯坦因為對光電效應理論解釋和對理論物理學貢獻取得1921年諾貝爾物理學獎密立根因為研究基本電荷和光電效應，尤其是經過著名油滴試驗，證實電荷有最小單位。取得1923年諾貝爾物理學獎。光譜分析在科學技術中的應用專家講座第21頁放大器控制機構能夠用于自動控制，自動計數、自動報警、自動跟蹤等。四.光電效應在近代技術中應用1.光控繼電器可對微弱光線進行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。2.光電倍增管光譜分析在科學技術中的應用專家講座第22頁應用光電管光電源電流計IAK光譜分析在科學技術中的應用專家講座第23頁

康普頓效應第2課時2.2涅槃鳳凰再翱翔光譜分析在科學技術中的應用專家講座第24頁1.光散射光在介質中與物質微粒相互作用,因而傳輸方向發生改變,這種現象叫做光散射2.康普頓效應

1923年康普頓在做X射線經過物質散射試驗時，發覺散射線中除有與入射線波長相同射線外，還有比入射線波長更長射線，其波長改變量與散射角相關，而與入射線波長和散射物質都無關。一.康普頓效應光譜分析在科學技術中的應用專家講座第25頁3.康普頓散射試驗裝置與規律：晶體光闌X射線管探測器X射線譜儀石墨體(散射物質)j

0散射波長

一.康普頓效應光譜分析在科學技術中的應用專家講座第26頁康普頓正在測晶體對X射線散射

按經典電磁理論：

假如入射X光是某種波長電磁波，散射光波長是不會改變！一.康普頓效應光譜分析在科學技術中的應用專家講座第27頁康普頓散射曲線特點：a.除原波長

0外出現了移向長波方向新散射波長

。b.新波長

隨散射角增大而增大。

散射中出現

≠

0現象，稱為康普頓散射。波長偏移為=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj................................................................................o（A）0.7000.750λ波長.......

0

一.康普頓效應光譜分析在科學技術中的應用專家講座第28頁稱為電子Compton波長只有當入射波長

0與

c可比擬時，康普頓效應才顯著，所以要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。波長偏移只與散射角

相關，而與散射物質種類及入射X射線波長

0無關，

c=0.0241?=2.4110-3nm（試驗值）一.康普頓效應光譜分析在科學技術中的應用專家講座第29頁1.經典電磁理論在解釋康普頓效應時碰到困難二.康普頓效應解釋中疑難①依據經典電磁波理論，當電磁波經過物質時，物質中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發射散射光頻率應等于入射光頻率。②無法解釋波長改變和散射角關系。光譜分析在科學技術中的應用專家講座第30頁2.光子理論對康普頓效應解釋二.康普頓效應解釋中疑難①若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子能量降低，于是散射光波長大于入射光波長。

②若光子和束縛很緊內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，因為光子質量遠小于原子質量，依據碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。

③因為碰撞中交換能量和碰撞角度相關，所以波長改變和散射角相關。光譜分析在科學技術中的應用專家講座第31頁1.有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；2.首次在試驗上證實了“光子含有動量”假設；3.證實了在微觀世界單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律依然是成立。康普頓成功也不是一帆風順，在他早期幾篇論文中，一直認為散射光頻率改變是因為“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，以后才認識到還要用動量守恒。康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎。三.康普頓散射試驗意義光譜分析在科學技術中的應用專家講座第32頁康普頓效應康普頓效應康普頓,1927年獲諾貝爾物理學獎(1892-1962)美國物理學家1927光譜分析在科學技術中的應用專家講座第33頁1925—1926年，吳有訓用銀X射線(

0=5.62nm)為入射線,以15種輕重不一樣元素為散射物質，4.吳有訓對研究康普頓效應貢獻1923年,參加了發覺康普頓效應研究工作.對證實康普頓效應作出了主要貢獻。在同一散射角()測量各種波長散射光強度，作了大量X射線散射試驗。（1897-1977）吳有訓三.康普頓散射試驗意義光譜分析在科學技術中的應用專家講座第34頁四.光子動量光譜分析在科學技術中的應用專家講座第35頁動量能量是描述粒子,頻率和波長則是用來描述波光譜分析在科學技術中的應用專家講座第36頁光粒子性一、光電效應基本規律小結1.光電效應現象2.光電效應試驗規律①對于任何一個金屬，都有一個極限頻率，入射光頻率必須大于這個極限頻率，才能發生光電效應，低于這個頻率就不能發生光電效應；②當入射光頻率大于極限頻率時，光電流強度與入射光強度成正比；③光電子最大初動能與入射光強度無關，只伴隨入射光頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時，光電子發射幾乎是瞬時，普通不超出10-9秒.

光譜分析在科學技術中的應用專家講座第37頁（3）光子說對光電效應解釋（2）愛因斯坦光電效應方程三、愛因斯坦光電效應方程（1）光子：二、光電效應解釋中疑難光譜分析在科學技術中的應用專家講座第38頁1.在演示光電效應試驗中，原來不帶電一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器指針就張開一個角度，如圖所表示，這時()A.鋅