第三節

射線與物質的相互作用光電效應康普頓效應電子對效應射線的吸收光電效應PHOTOELECTRICEFFECT

1、

光電效應的發現

2、光電效應的實驗規律

3、光電效應的經典解釋

4、光電效應的量子解釋

5、總結

金屬在紫外光照射下發射電子電子紫外線在另一端電極上加負電壓（減速勢）V，它的大小是電子能量的直接量度。電子最大動能為1/2mu2,

那么，當eV=1/2mu2

時，就沒有電子能夠到達負極，于是

電流I為零。

驗實規律一產生光電流的過程非常快。

圖2-1光電流i與時間t的關系10-9

stiiI圖2-2光電流i與光強I的關系實驗規律二

減速勢v和頻率

固定,i與I成正比

V

CsK

Cu實驗規律三光電子的最大初動能隨入射光頻率增加而增大

0

V

圖2-4減速勢V與頻率的關系實驗規律四

當入射光頻率低于極限時,無論光多強照多長時間都沒有光電子產生。1、產生光電流的過程非常快2、減速勢v和頻率

固定,i與I成正比3、光電子的最大初動能隨入射光頻率4、當入射光頻率低于極限時,無論光多

多強照多長時間都沒有光電子產生

實驗規律增加而增大D=6300米W=500瓦Na一平方米的面積上,一個原子層內約有1019個鈉原子,假定入射光被十層原子吸收,那么一個原子得到10-26W約為10-7eV/s，積累1eV需要10-7s大約是116天！這于實驗事實嚴重不符。電子能量與入射光頻率相關是經典理論所無法解釋的。圖3-1光照在金屬鈉上1uw暗淡的藍光照出的電子能量比耀眼的紅光照出的電子能量還要大。圖3-2紅光與藍光對比愛因斯坦（1879-1955）

二十世紀最偉大的科學家，相對論的創立者。1905年提出光量子假說成功地解釋了光電效應現象。光量子說主要觀點：光在空間的傳播正向粒子那樣運動，分為一份一份的，這后來被稱為光量子或光子。光子的能量為E

E=h

式中h是普朗克常數，

是光的頻率。E=h

1/2mu2=h-w產生光電效應條件:

h

>w核軌道電子光電子

圖4-1作用過程

u為電子的初速度

w為電離能（結合能）光電效應發現經典解釋量子解釋光電作用過程

內容結構示意圖四條實驗規律E=h

康普頓效應

Compton

effect定義：光子與原子外殼層中的電子發生彈性碰撞，將一部分能量轉移給電子，使它脫離原子成為反沖電子，而光子的能量和運動方向發生變化，這種效應稱為康普頓效應。光電效應與康普頓效應區別：光電效應中的光子將其全部能量交給電子后自身消失，且此過程發生在束縛得最緊的內層電子上；康普頓效應中的光子只是損失掉一部分能量，本身并不消失，并且康普頓效應多數發生在束縛得最松的外殼層電子上。電子對效應Electronpairproduction定義：如果光子能量大于兩個電子的靜止質量（即大于1.022Mev),當

光子從原子核旁經過時,在原子核的庫侖場作用下,光子轉為一個正電子和一個負電子,這個過程稱為電子對效應。產生電子對效應必備條件：1.必須有原子核參加;2.光子的能量必須大于1.022Mev1.對于低能光子和高原子序數的吸收物質,光電效應占優勢2.電子對效應主要發生在高能光子與高原子序數物質中3.對于能