光电效应 光子
用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。。
一、光电效应现象
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
定义：
在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子
1.什么是光电效应
当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。
光电子在电场作用下形成光电流。
2.光电效应的实验规律
1. 光电效应实验
将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。
当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。
遏止电压
I
Uc
O
U
光 强 较 弱
光电效应伏安特性曲线
光电效应实验装置
遏
止
电
压
一、光电效应的实验规律
I
I
s
U
a
O
U
光 强 较 强
光 强 较 弱
光电效应伏安特性曲线
光电效应实验装置
遏
止
电
压
饱
和
电
流
一、光电效应的实验规律
2. 光电效应实验规律
①.光电流与光强的关系
饱和光电流强度与入射光强度成正比。
②.截止频率c ----极限频率
对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率c 。
当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金属表面；
当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间<10-9s。
经典理论无法解释光电效应的实验结果。
经典认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。
光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。
光电效应具有瞬时性。而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。
为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。
3.爱因斯坦的光量子假设
1.内容
光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为  =h 光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出：
2.爱因斯坦光电效应方程
3. 从方程可以看出光电子初动能和照射
光的频率成线性关系
4.从光电效应方程中，当初动能为零时，
可得极极限频率：
爱因斯坦对光电效应的解释：
1. 光强大，光子数多，释放的光电子也
多，所以光电流也大。
2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属
表面逸出，所以不需时间的累积。
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。
爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖
密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖
。
康普顿效应
1.光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。
一.康普顿散射的实验装置与规律：
晶体
光阑
探
测
器
0
散射波长
康普顿正在测晶体对X 射线的散射
按经典电磁理论：
如果入射X光是某
种波长的电磁波，
散射光的波长是
不会改变的！
康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向长波方向的新的散射波长 。
2.新波长 随散射角的增大而增大。
散射中出现 ≠0 的现象，称为康普顿散射。
波长的偏移为
三.康普顿散射实验的意义
（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
（2）首次在实验上证实了“光子具有动量”
的假设；
（3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中，
动量和能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的
几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于
“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只
考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖
(1892-1962)美国物理学家
1927
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
四、吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
对证实康普顿效应作出了
重要贡献。
光子的能量和动量
动量能量是描述粒子的,
频率和波长则是用来描述波的