在學習愛因斯坦光電效應之前,先要了解用經典電磁理論來解釋光電效應現象存在的矛盾之處,體會一下科學家們在尋找真理的過程中的曲折歷程。
愛因斯坦光電效應方程不僅僅是本節的重點,也是本章的重點。
本課時的學習目標:
知道愛因斯坦光電效應方程及意義
會用光電效應方程來解決簡單問題
本課時學習重點和難點:
愛因斯坦光電效應方程以及意義
學習過程講解:
(一)經典電磁理論能夠解釋光電效應的部分:
按照經典電磁理論:
金屬中原子外層電子會脫離原子而做無規則的熱運動,但並不能大量逸出金屬表面,這說明金屬表層內存在一種力,這種力阻礙電子的逸出;
若要逸出,則需要克服這種阻礙做功,使電子逸出金屬表面所做功的最小值,叫做這種金屬的逸出功,用W0表示;
只要電子吸收的能量與原有的熱運動能量之和大於逸出功,電子就能從金屬表面逸出,形成光電子;並且光越強,逸出的電子數越多,光電流就越大;
(二)經典電磁理論不能夠解釋光電效應的部分:
入射光越強,光電子的初動能應該越大,所以遏止電壓應該與光的強弱有關;
不管光的頻率如何,只要光足夠強,電子都可以獲得足夠的能量從金屬表面逸出,不應該存在截止頻率;
如果光很弱,但照射時間足夠長,也可以使電子逸出,而不一定是瞬時發生
對於遏止電壓和光的頻率的關係,經典電磁理論更是無法解釋;
(三)愛因斯坦光子說及光電效應方程:
(四)光電效應的綜合練習及在近代技術中的應用
(五)康普頓效應
康普頓效應是愛因期坦的光量子說的又一重要例證。它同樣為我們展示了科學家所進行的科學探究的過程。而康普頓最成功的地方在於引入了光子也有動量的觀點,將光的粒子學說完善了。對康普頓的解釋有兩種解釋,一是定量解釋,光子與晶體中電子碰撞時遵守能量守恆定律和動量守恆定律;二是定性解釋,根據光子的動量表達式,動量變小,波長變長。
(上述括號中的散射角為120度)
(六)光子的動量
光子的動量公式可以用已學的理論推出來,但我們不要求用它來計算,但要注意公式中的質量應該是愛因斯坦的相對論質量,因為光子的速度為光速,當速度達到光速時,質量已經不再是靜止質量。
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