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陆鑫2013/4/5§1、2能量量子化与粒子性2013/4/51陆鑫2013/4/52013/4/52热辐射光电效应陆鑫2013/4/5辐射无处不在2013/4/53火炉太阳被子电炉陆鑫2013/4/5黑体与黑体辐射2013/4/53我们周围的物体在任何温度下都在辐射电磁波（光波），这种辐射只与物体的温度有关。热辐射•例：电炉灯丝随着温度升高，发光颜色逐渐由暗红变为赤红、橘红直至黄白色。如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体。黑体陆鑫2013/4/5热辐射及其实验规律温度升高各种波长的辐射都增强、辐射强度极大值向频率较高或者波长较短的方向移动（𝝀=𝒄/𝝂）黑体辐射黑体辐射规律短波区与实验非常接近，长波区偏离很大维恩公式长波区与实验吻合得很好，短波区与实验严重不符。瑞利公式•著名的紫外灾难就是源于此。2013/4/55一般材料的物体，辐射电磁波不紧与物体温度有关，还与材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关。图1物体在三种温度下的发光图谱紫外灾难陆鑫2013/4/52013/4/56o实验值/μm)(0TM维恩线瑞利--金斯线紫外灾难普朗克线12345678陆鑫2013/4/5能量子-超越牛顿的发现2013/4/57振动着的带电微粒的能量只能是某一小能量值ε的整数倍。当带电微粒吸收或者辐射能量时，也是以这个最小能量值一份一份进行的。及能量不能连续变化。能量量子化•𝜀=𝑛ℎ𝑣𝑛=1、2、3……普朗克常量ℎ=6.626×10−34𝐽∙𝑠。计算中常取ℎ=6.63×10−34𝐽∙𝑠𝒉振动频率𝑣•振动原子只在能量改变时才会辐射电磁波。图2表彰普朗克的杰出贡献而发行的邮票陆鑫2013/4/5光电效应2013/4/58AKGV阳极阴极陆鑫2013/4/5光电效应2013/4/59光电效应:电磁辐射照射到物体上并使其发射电子的现象。发射出来的电子我们称之为光电子陆鑫2013/4/5按经典电磁理论能得出以下结论：2013/4/510如果光越强，光子的初动能应该越大，故𝑢𝑐应该与光强有关。其次，光越强，当正向电压越大的时候，电流就越大。1只要光照射的时间足够长，电子都可以逸出，而与其他因素比如频率是无关的。。2即使光很弱，只要有足够多的时间，积累的能量足够多了，也能发生光电效应。3陆鑫2013/4/5光电效应实验2013/4/511陆鑫2013/4/5光电效应实验规律2013/4/512截止频率𝒇𝒄1•光照条件不变，随着电压增大，电流趋于一个饱和值。光强增大时，饱和电流增大。存在截止电压𝒖𝒄2•使电流较小为零的反向电压称为截止电压，这个电压只于入射光频率有关。•当入射光频率改变的时候截止电压也改变。存在饱和电流3•当辐射频率大于某一数值时，电子才会从阴极射出，并且产生光电子的时间仅为10-9s。这一最低频率叫截止频率，不同金属截止频率不同。•例如：红光外的所有可见光都可以使铯发射电子。所有可见光都不能使锌发射电子。陆鑫2013/4/5爱因斯坦的光电效应方程：2013/4/513h𝑣=𝐸𝐾+𝑊0221vmEek𝜀=ℎ𝜈是光的频率陆鑫2013/4/52013/4/514截止频率𝒇𝒄1•当辐射频率大于某一数值时，电子才会从阴极射出，并且产生光电子的时间仅为10^-9s。这一最低频率叫截止频率，不同金属截止频率不同。•例如：红光外的所有可见光都可以使铯发射电子。所有可见光都不能使锌发射电子。h𝑣=𝐸𝐾+𝑊0221vmEek𝜀=ℎ𝜈𝜈是光的频率h𝑣=𝑊0𝑣=𝑓𝑐𝑊0是逸出功吸收=势能+逸出初动能𝐸𝐾=h𝑣−𝑊0截止频率：逸出初动能：陆鑫2013/4/52013/4/5162存在饱和电流•光照条件不变，随着电压增大，电流趋于一个饱和值。光强增大时，饱和电流增大。存在截止电压𝒖𝒄•使电流减小为零的反向电压称为截止电压，这个电压只于入射光频率有关。•当入射光频率改变的时候截止电压也改变。3𝐸𝐾=𝑢𝑐𝑒陆鑫2013/4/5光电效应的应用;•太阳能电池板•车库开门器•夜灯、照相机上的闪光灯•光电倍增管•……2013/4/517陆鑫2013/4/5康普顿效应—光子理论的另一个佐证2013/4/518陆鑫2013/4/5光子动量：2013/4/519康普顿效应意义：1.深刻揭示了光的粒子性。支持了爱因斯坦的理论。2.光电效应说明了光子具有能量，而康普顿效应表明光子除了具有能量外，还具有动量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。𝐸=𝑚𝑐2𝑝=𝑚𝑐𝐸=h𝑣𝑚=ℎ𝑣𝑐2𝑝=ℎ𝑣𝑐=ℎ𝜆