1、一.热辐射,复习上讲内容,*总辐出度E（T ）,*单色辐出度e(T， ),*单色吸收系数,*单色反射系数,*绝对黑体,中心问题是“绝对黑体的单色辐出度”,实验定律:,（1）斯特藩-玻尔兹曼定律,（2）维恩位移定律,*普朗克的能量子假设,*普朗克公式,第二节,光电效应,麦克斯韦的电磁理论预言电磁波存在,1887年赫兹用实,验证实了电磁波存在。在实验中赫兹发现一种现象：当,用紫外光照射检波器上其中一个小球时,二个小球之间出,现跳火.这一现象引起物理学界许多人的兴趣.,紫外光照射 中性,放电,带正电,光电效应实验,一、光电效应,石英窗,光束射到金属表面使电子从金属中脱出的现象称为光电效应。,实验基本
2、规律,波动理论的困难,光量子理论,光子能、质、动量式,光电效应方程,金属中一个电子吸收一个光子的能量,红限、逸出功数据表,光子论的成功解释,爱因斯坦因此而获得了1921年诺贝尔物理学奖,美国物理学家密立根用了十年时间从实验上验证了爱因,斯坦光电效应方程式。,康普顿效应进一步证实了爱因斯坦光子假设是正确的。,光电效应例题,解 （1）,（2）,（3）,例 设有一半径为 的薄圆片，它距 光源1.0m . 此光源的功率为1W，发射波长为589nm 的单色光 . 假定光源向各个方向发射的能量是相同 的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数 .,解,光电效应在近代技术中的应用,光控继电器、自动控制、 自
3、动计数、自动报警等.,光电倍增管,第二节,康普顿效应,X射线发生散射,康普顿效应,偏移散射角实验,不同物质实验,散射要点归纳,偏移机理示意图,偏移公式推导,续36,康普顿偏移公式,有关现象解释,康普顿、光电效应比较,康普顿效应与光电效应都涉及光子与电子的相互作用。,在光电效应中，入射光为可见光或紫外线，其光子能量为ev数量级，与原子中电子的束缚能相差不远，光子能量全部交给电子使之逸出，并具有初动能。光电效应证实了此过程服从能量守恒定律。,康普顿效应例一,解（1）,例 波长 的X射线与静止的自由电子作弹性碰撞, 在与入射角成 角的方向上观察, 问,（2） 反冲电子的动能,（3） 光子损失的能量反
4、冲电子的动能,康普顿效应例二,康普顿效应例三,康普顿效应例四,随堂小议,小议链接4,只有把“波动”概念和“粒子”的概念统一成一个整体，,才能得到与实际客体相附的形象。,要统一这两幅看起来“截然不同”的图像，关键的问题,是不要把这种“波动”理解为遵从经典电磁理论的以连,续为分布为特征的波动；不要把“粒子”理解为服从牛,顿力学的经典粒子，否则二者永远得不到统一。,光在空间传播时,光与粒子作用时,光是电磁波，电磁波是高频变化的电磁场， E矢量和,在爱因斯坦提出辐射场能量量子化之前，人们始终把,电磁场看作是能量和动量都是连续分布的，今天称这,种电磁场为经典电磁场，以连续性为特征。这仅是一,个认识问题。
5、,爱因斯坦揭露了电磁场的本来面目，指出电磁场是,量子化的，场的量子是光子。,光子的能量：,光子的动量：,光子的质量：,量子化,电磁场是 量子场,H矢量满足波动方程.,干涉、衍射、偏振等这些说明光具有波动性的实验现象.,用电磁场的量子(光子)的统计性观点同样可以得到解释,例如,光的圆孔衍射.,入射光强度足够大,入射光强度极弱,衍射图,衍射图,光子通过圆孔,零散亮点,说明光具有粒子性,经过足够长时间,仍能构成衍射图,用波的叠加性可得到解释,光子不是经典粒子,不满足牛顿定律,这说明光子不是经典粒子（即不服从牛顿定律）。,（1）是由大量光子“构造”成的，由于它们在,空间分布的密度大小不均所致。即衍射图
6、是,（2）单个光子也具有波动性, 就单个光子而,言,在多次实验中在空间不同位置出现的概,光的衍 射图案,光的衍射效应是光子的统计行为所致.,大量光子统计行为所致.,率不同所致.,*光是电磁波，波的强度与找到光子的概率成正比.,统一二者:某一时刻在空间某一位置，波的强度与该时,刻在该位置找到光子的概率成正比。,光是以波的形式在空间传播, E矢量和H矢量满足波,动方程.,光与物质相互作用问题，实质上是电磁场的量子,光子与物质的粒子（电子、原子、分子、原子核,等）相互作用问题。出现各不同的效应.,用量子场的波动性和场量子的统计性这二种理论中任,一种均可解释与光有关任何现象。,总 结,一.热辐射,说明
7、光具有粒子性的实验事实:,1.描述热辐射物理量:,*单色吸收系数,*单色反射系数,*绝对黑体,3.普朗克的能量量子化假设,二.光电效应,三.康普顿效应,4.普朗克公式:,1.光电效应实验规律:,3.爱因斯坦光量子假设,2.光的波动说遇到困难,1.实验规律,2.如何解释成分出现?,光量子,动量守恒、能量守恒,练习1. 在加热黑体过程中,最大的单色辐出度的波长由,0.8m变到0.4 m, 则总辐出度增大为原来的,1). 2倍,2). 4倍,3). 8倍,4). 16倍,练习2. 康普顿散射中,当出射光子与入射光子方向成,角时, 光子的频率减少得最多.当,时光子的频率保持不变.,0,练习3. 已知单色光照到一金属表面产生光电效应, 若此,金属的逸出电势 U0 ,则此单色光的波长必需满足:,使电子从金属表面逸出功为,1).,3).,2).,4).,根据爱因斯坦关系式:,练习4.光电效应和康普顿效应都包含有电子和光子的,相互作用过程. 对以下四种理解中,正确的是,1). 两种效应中电子和光子组成的系统都服从动量守恒,和能量守恒.,2).两种效应都相当于电子和光子的弹性碰撞过程.,3).两种效应都属于电子吸收光子的过程.,4).光电效应属于电子吸收光子的过程, 而康普顿效应,是光子和电子的弹性碰撞过程.,只有处于束缚态的电子才能吸收光子,作业: P.214 （30）、（33）,
