康普顿效应AND光电效应

作者&投稿:长兴玉 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
光电效应与康普顿效应的区别?~

光电效应与康普顿效应的区别如下:
1、康普顿效应可以发生在光子与自由电子或者发生于光子与束缚电子之间。而且光子与自由电子发生康普顿效应的几率更大。光电效应只能发生在光子与束缚电子之间,而不能发生在光子与自由电子之间。
2、康普顿效应中,光子把自身能量的一部分转移给电子,光子本身不消失,而是保留了部分能量,成为散射光子。光电效应中,光子把自身能量的全部转移给电子,光子本身消失。
拓展资料光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。
光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。
1922~1923年康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分,发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外,还有波长较长的成分。这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应。
康普顿将0.71埃的X光投射到石墨上,然后在不同的角度测量被石墨分子散射的X光强度。当θ=0时,只有等于入射频率的单一频率光。当θ≠0(如45°、90°、135°)时,发现存在两种频率的散射光。一种频率与入射光相同,另一种则频率比入射光低。后者随角度增加偏离增大。


康普顿效应

1922~1923年康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分,发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外,还有波长较长的成分。这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应。

实验结果:

(1)散射光中除了和原波长λ0相同的谱线外还有λ>λ0的谱线。

(2)波长的改变量Δλ=λ-λ0随散射角φ(散射方向和入射方向之间的夹角)的增大而增加.

(3)对于不同元素的散射物质,在同一散射角下,波长的改变量Δλ相同。波长为λ的散射光强度随散射物原子序数的增加而减小。

康普顿利用光子理论成功地解释了这些实验结果。X射线的散射是单个电子和单个光子发生弹性碰撞的结果。碰撞前后动量和能量守恒,有

化简后得到

称为康普顿散射公式。

称为电子的康普顿波长。

为什么散射光中还有与入射光波长相同的谱线?内层电子不能当成自由电子。如果光子和这种电子碰撞,相当于和整个原子相碰,碰撞中光子传给原子的能量很小,几乎保持自己的能量不变。这样散射光中就保留了原波长。的谱线.由于内层电子的数目随散射物原子序数的增加而增加,所以波长为λ0的强度随之增强,而波长为λ的强度随之减弱。

康普顿散射只有在入射光的波长与电子的康普顿波长相比拟时,散射才显著,这就是选用X射线观察康普顿效应的原因。而在光电效应中,入射光是可见光或紫外光,所以康普顿效应不明显。
光电效应
(1)概述

金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可是实是,只要光的频率高与金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。这种解释为爱因斯坦所提出。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性在光的照射下,使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(Photoelectric effect)。 光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

(2)说明

①光电效应的实验规律。

a.阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。

b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说,光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。

c.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时,物体才能发出光电子,这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率),相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。

几种金属材料的红限波长

金 属 铯 钠 锌 银 铂

红限波长(埃) 6520 5400 3720 2600 1960

d.从实验知道,产生光电流的过程非常快,一般不超过lOe-9秒;停止用光照射,光电流也就立即停止。这表明,光电效应是瞬时的。

②解释光电效应的爱因斯坦方程:根据爱因斯坦的理论,当光子照射到物体上时,它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后,能量增加,不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大,能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W,那末电子就可以离开物体表面脱逸出来,成为光电子,这就是光电效应。

爱因斯坦方程是

hυ=(1/2)mv2+I+W

式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。

金属内部有大量的自由电子,这是金属的特征,因而对于金属来说,I项可以略去,爱因斯坦方程成为

hυ=(1/2)mv2+W

假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。对于一定的金属,产生光电效应的最小光频率(极限频率) υ0。由

hυ0=W确定。相应的红限波长为 λ0=C/υ0=hc/W。

发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加,因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。

③利用光电效应可制造光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲,然后送到电子线路去,记录下来。
算式
在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式:

光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能

代数形式:

其中

h是普朗克常数,
f是入射光子的频率,
是功函数,从原子键结中移出一个电子所需的最小能量,
是被射出的电子的最大动能,
f0是光电效应发生的阀值频率,
m是被发射电子的静止质量,
vm是被发射电子的速度,
注:如果光子的能量(hf)不大于功函数(φ),就不会有电子射出。功函数有时又以W标记。

这个算式与观察不符时(即没有射出电子或电子动能小于预期),可能是因为系统没有完全的效率,某些能量变成热能或辐射而失去了。

爱因斯坦因发现了光电效应而获得诺贝尔物理学奖

电子吸收光子而激发.但只吸收特定能量的(或频率的)光子.对于非吸收光子,就只能发生弹性碰撞.而不能吸收.

电子吸收光子激发的能态是固定的,并不能随便什么频率的光子都能吸收.

电子的状态不同。
光电效应里面,电子处于基态。
康普顿效应中,电子处于激发态。

康普顿效应AND光电效应
答:康普顿散射只有在入射光的波长与电子的康普顿波长相比拟时,散射才显著,这就是选用X射线观察康普顿效应的原因。而在光电效应中,入射光是可见光或紫外光,所以康普顿效应不明显。光电效应 (1)概述 金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即...

光电效应和康普顿效应都是光子与电子间的相互作用,这两个过程有什么不...
答:而在康普顿效应中,入射光的波长很短,其光子的能量很大,大大地超过了电子的束缚能,此时散射物中的电子可以看成是完全自由的.散射物中的电子与光子的相互作用可近似地看成弹性碰撞过程,因此,同时遵守能量守恒定律和动量守恒定律.所以出现不同的现象.

康普顿效应和光电效应的不同?
答:1)康普顿效应可以发生在光子与自由电子或者发生于光子与束缚电子之间。而与自由电子发生康普顿效应的几率更大。光电效应只能发生在光子与束缚电子之间,而不能发生与光子与自由电子之间。2)光电效应中,光子把自身能量的全部转移给电子,光子本身消失。康普顿效应中,光子把自身能量的一部分转移给电子,光子本...

光电效应和康普顿效应的区别
答:1、光电效应:光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会发射电子的现象。2、康普顿效应:康普顿效应是指X射线或γ射线与物质中的电子发生散射时,光子的能量和动量发生改变的现象。光电效应和康普顿效应都是关于光与物质相互作用的现象,但它们的机制和特点不同。光电效应是一个直接的过程,涉及光子和电子...

光电效应与康普顿效应的区别
答:区别:1、康普顿效应可以发生在光子与自由电子或者发生于光子与束缚电子之间。而光电效应只能发生在光子与束缚电子之间,不能发生与光子与自由电子之间。2、光电效应中,光子把自身能量的全部转移给电子,光子本身消失。而康普顿效应中,光子把自身能量的一部分转移给电子,光子本身不消失,而是保留了部分能量,...

光电效应与康普顿效应的区别?
答:1)康普顿效应可以发生在光子与自由电子或者发生于光子与束缚电子之间.而与自由电子发生康普顿效应的几率更大.光电效应只能发生在光子与束缚电子之间,而不能发生与光子与自由电子之间.(关于这一点的证明为反证法:能量守恒方程、动量守恒方程,共2个方程,而未知数却只有1个,即效应发生后光电子的速度.而在...

光电效应与康普顿效应的区别?
答:光电效应与康普顿效应的区别如下:1、康普顿效应可以发生在光子与自由电子或者发生于光子与束缚电子之间。而且光子与自由电子发生康普顿效应的几率更大。光电效应只能发生在光子与束缚电子之间,而不能发生在光子与自由电子之间。2、康普顿效应中,光子把自身能量的一部分转移给电子,光子本身不消失,而是保留了...

康普顿效应和光电效应的区别
答:康普顿效应和光电效应的区别如下:1、观察到的条件不同:在可见光和紫外区,一般仅能观察到显著的光电效应(外光电效应),而能量较高的X射线和低能的Y射线入射到物质上时,可以同时观察到原子光电效应和康普顿散射,能量更高时,可能会同时出现光电效应、康普顿效应和电子对的产生,但三者的相对重要性则...

在现代物理中,爱因斯坦的光电效应,跟康普顿效应,它们互相矛盾吗?_百度...
答:不知道你指的矛盾具体指哪个地方?首先呢,爱因斯坦的光电理论先是一个假说,而后被很多实验证实,康普顿效应也是证实这个假说的一个实验。康普顿散射只有在入射光的波长与电子的康普顿波长相比拟时,散射才显著,这就是选用X射线观察康普顿效应的原因。而在光电效应中,入射光是可见光或紫外光,所以康普顿效应...

光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用,这两过程有什么不...
答:【答案】:在光电效应中,光子是与束缚态的电子发生作用,因为入射光一般用的是可见光或紫外光,光子能量只有几个电子伏特,与原子中处于束缚态的电子的能量相差不大;而在康普顿效应中,入射光的波长很短(一般在X光波段),光子的能量大大地超出电子的束缚能,电子可以看作自由电子。故在康普顿效应中,是...