光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的區(qū)別

1、一、選題的依據(jù)、意義和理論或?qū)嶋H應(yīng)用方面的價(jià)值光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)是光學(xué)課程最主要的內(nèi)容之一，在大學(xué)本科層次的光學(xué)教學(xué)中的光學(xué)教學(xué)中，我們對(duì)光的反射、折射現(xiàn)象和成像規(guī)律已比較熟悉。但對(duì)光的波動(dòng)性、干涉和衍射現(xiàn)象，還是比較生疏的，理論解釋也比較困難，光與物質(zhì)相互作用的光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)更抽象，因此，不易講解，我們?cè)诶斫膺^程中存在一些概念的錯(cuò)誤和混淆。光的本質(zhì)是電磁波，它具有波動(dòng)的性質(zhì)。近代物理又證明，光除了具有波動(dòng)性之外還具有另一方面的

2、性質(zhì)，即粒子性。光具有粒子性，最好的例證就是著名的“光電效應(yīng)”和“康普頓效應(yīng)”。光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)研究的都是光子與電子之間的相互作用，都是光具有粒子性的體現(xiàn)，但兩者存在重要的不同。光電效應(yīng)是指電子在光的作用下從金屬表面發(fā)射出來的現(xiàn)象.我們把逸出來的電子稱為光電子.而康普頓效應(yīng)是指在X射線的散射現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了波長(zhǎng)和原射線相同的成分以外還有一些波長(zhǎng)較長(zhǎng)的成分兩者差值的大小隨散射角的大小而改變其間有確定關(guān)系的這種波長(zhǎng)改變的散射.上

3、述兩種效應(yīng)都牽涉到光子和個(gè)別電子的相互作用用簡(jiǎn)單的波動(dòng)理論是是很難解釋這些微觀世界的相互作用這必須用量子概念來解釋.還可以從光的粒子性出發(fā)談?wù)剬?duì)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的不同。所以科學(xué)家將光信號(hào)（或電能）轉(zhuǎn)變成電信號(hào)（或電能）的器件叫光電器件?，F(xiàn)已有光敏管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏組件、色敏器件、光敏可控硅器件、光耦合器、光電池等光電器件。這些器件已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、軍事等領(lǐng)域。二、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀光電效應(yīng)是當(dāng)光

4、照在金屬中時(shí)，金屬里的表面有電子逸出的現(xiàn)象。而康普頓效應(yīng)是讓光波射入石墨，石墨中的價(jià)電子對(duì)光進(jìn)行散射，然而散射光比入射光波長(zhǎng)略大，這是由于光子和電子碰撞時(shí)將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子。這樣，光的能量減小，波長(zhǎng)便增加。而且如果將光子當(dāng)做實(shí)物粒子的話，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。這便證明了光子也具有動(dòng)量。即證明了光的粒子性。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都證明了光的粒子性，下面談?wù)劰怆娦?yīng)與康普頓效應(yīng)的區(qū)別。1、觀察到的條件不同；2、對(duì)光量子能量的吸收程度不同；3、能量與

5、動(dòng)量守恒方式不同；光不僅具有波動(dòng)性也具有粒子性.同時(shí)我們也可以發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律，動(dòng)量守恒定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律同樣適用于微觀物質(zhì)間的相互作用。三、課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法1，光電效應(yīng)（1）概念（2）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2，康普頓效應(yīng)（1）概念（2）康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律3，光的波動(dòng)性不能解釋光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)4，用光子理論可以完美的解釋光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的本質(zhì)（1）觀察到的條件不同；（2）對(duì)光量子能量的吸收程度不同；（3）能量與動(dòng)量

6、守恒方式不同；5，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的聯(lián)系與區(qū)別6，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)中的能量守恒與動(dòng)量守恒7，發(fā)生光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的概率方法：實(shí)驗(yàn)，查書，找資料四、課題研究中的主要難點(diǎn)以及解決的方法（一）經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)所遇到的困難1，根據(jù)光的經(jīng)典電磁理論，光波的能量只與光的強(qiáng)度或振幅有關(guān)，一定強(qiáng)度的光經(jīng)一定時(shí)間照射之后，電子都可以具有足夠的能量逸出金屬，應(yīng)與光的頻率無關(guān)，更不存在截止頻率。經(jīng)典電磁理論的這些結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符。2，光

7、波的能量是分布在波面上的，電子積累吸收能量逸出金屬表面需要一定的時(shí)間，光電效應(yīng)不可能是瞬時(shí)的，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不相符合。（二）兩種效應(yīng)帶給我們的啟示1，用光子理論解釋康普頓散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圓滿成功，有力的證明了普朗克作用量子理論和愛因斯坦光子理論的正確性，也指出了經(jīng)典理論的局限性。在處理光的發(fā)射與吸收、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等一系列問題中，對(duì)經(jīng)典理論無論做任何修正、補(bǔ)充都無濟(jì)于事的情況下，預(yù)示著以普朗克作用量子為基礎(chǔ)的理論在構(gòu)造著一個(gè)嶄新的理