光谱分析在科学技术中的应用.ppt
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1、关于光谱分析在科学技术中的应用现在学习的是第1页,共44页光的本性光的本性1672牛顿牛顿微粒说微粒说T/年年惠更斯惠更斯波动说波动说1690麦克斯韦麦克斯韦电磁说电磁说18641905爱因斯坦爱因斯坦光子说光子说波波波波动动动动性性性性粒粒粒粒子子子子性性性性1801托马斯托马斯杨杨双缝干涉双缝干涉实验实验1814菲涅耳菲涅耳衍射实验衍射实验赫兹赫兹电磁波实验电磁波实验1888赫兹赫兹发现光电效应发现光电效应牛顿微粒说占牛顿微粒说占主导地位主导地位波动说波动说渐成真理渐成真理.现在学习的是第2页,共44页2.22.2涅涅槃槃凤凰再飞翔凤凰再飞翔现在学习的是第3页,共44页用弧光灯照射擦得很亮
2、的锌板,(注意用导线与不带电的验电器相连),使验电 器张角增大到约为 30度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。一、光电效应一、光电效应现象现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电现在学习的是第4页,共44页用弧光灯照射擦得很亮的锌板,用弧光灯照射擦得很亮的锌板,(注意用导线与不带注意用导线与不带电的验电器相连),电的验电器相连),使验电使验电 器张角增大到约为器张角增大到约为 30度度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。电器的指针张角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电表明锌板在射
3、线照射下失去电子而带正电一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律现在学习的是第5页,共44页1.1.什么是光电效应什么是光电效应 当光线照射在金属表面时,金属中有当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为电子逸出的现象,称为光电效应光电效应。逸出逸出的电子称为的电子称为光电子光电子。一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律光电子定向移动形成的电流叫光电子定向移动形成的电流叫光电流光电流 现在学习的是第6页,共44页一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律2.2.光电效应实验光电效应实验规律规律(1)存在饱和电流)存在饱和电流光照不变,增大光照不变,增大UAK,G表中电流达表中电
4、流达到某一值后不再增大,即达到饱和到某一值后不再增大,即达到饱和值。值。因为光照条件一定时,因为光照条件一定时,K发射的电发射的电子数目一定。子数目一定。实验表明:实验表明:入射光越强,饱和电流越大,单位时间内发射的光入射光越强,饱和电流越大,单位时间内发射的光电子数越多。电子数越多。阳极阳极阴极阴极现在学习的是第7页,共44页:使光电流减小到零的反向电压:使光电流减小到零的反向电压+一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一v加反向电压,如右图所示:加反向电压,如右图所示:光电子所受电场力方向与光电子速光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反,光电子作减速运动。度方向相反,光
5、电子作减速运动。若若最大的初动能最大的初动能U=0时,时,I0,因为电子有初速度因为电子有初速度则则I=0,式中,式中UC为为遏止电压遏止电压一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压UC CEEUFKA现在学习的是第8页,共44页IIsUaOU黄光(黄光(强)强)黄光(黄光(弱)弱)光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律兰光兰光Ub(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率阳极阳极阴极阴极现在学习的是第9页,共44页实验表明实验表明
6、:对于一定对于一定对于一定对于一定颜色颜色(频率频率)的光的光,无论光的强弱如何无论光的强弱如何,遏止遏止遏止遏止电压是一样的电压是一样的电压是一样的电压是一样的.光的频率光的频率 改变改变是,是,遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压UC C光电子的光电子的最大初动能最大初动能只与只与入射光入射光的频率的频率有关,与入射光的强弱无有关,与入射光的强弱无关。关。阳极阳极阴极阴极现在学习的是第10页,共44页经研究后发现:经研究后发现:一一.光
7、电效应的实验规律光电效应的实验规律b.存在存在截止频率截止频率 c对于每种金属,都对于每种金属,都相应确定的截止频相应确定的截止频率率 c。当入射光频率当入射光频率 c 时,电子才时,电子才能逸出金属表面;能逸出金属表面;当入射光频率当入射光频率当入射光频率当入射光频率 WW0 0 0 0时,才有光电子逸出,时,才有光电子逸出,就是光电效应就是光电效应的截止频率。的截止频率。电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能量的时间,光电流自然几乎是瞬时发生的。累能量的时间,光电流自然几乎是瞬时发生的。光强较大时,包含的光子数较多,照射金属时光强较大时,包含的光子
8、数较多,照射金属时产生的光电子多,因而饱和电流大。产生的光电子多,因而饱和电流大。三三.爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦的光量子假设现在学习的是第19页,共44页由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律应的实验规律,荣获荣获19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应,但当时并未被爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应,但当时并未被物理学家们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。物理学家们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。4.4.光电效应理论的验证光电效应理论的验证 美国物理学家密立根,花了十年
9、时间做了美国物理学家密立根,花了十年时间做了“光电效应光电效应”实验,结果在实验,结果在1915年证实了爱因斯坦方程,年证实了爱因斯坦方程,h 的值与理论的值与理论值完全一致,又一次证明了值完全一致,又一次证明了“光量子光量子”理论的正确。理论的正确。三三.爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦的光量子假设现在学习的是第20页,共44页爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效应光电效应的的理论解释和对理论解释和对理论物理学理论物理学的贡献的贡献获得获得1921年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光电效应光电效应,特别是通过著名,特别是通过著名的油滴实验,证明电荷有最
10、的油滴实验,证明电荷有最小单位。小单位。获得获得19231923年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖理学奖。现在学习的是第21页,共44页放大器放大器控制机构控制机构 可以用于自动控制,可以用于自动控制,自动计数、自动报警、自动计数、自动报警、自动跟踪等。自动跟踪等。四四.光电效应在近代技术中的应用光电效应在近代技术中的应用1.1.光控继电器光控继电器可对微弱光线进行放大,可对微弱光线进行放大,可对微弱光线进行放大,可对微弱光线进行放大,可使光电流放大可使光电流放大可使光电流放大可使光电流放大10105 5108 倍,灵敏度高,倍,灵敏度高,倍,灵敏度高,倍,灵敏度高,用在工程、天文、科研、用在工程、天
11、文、科研、用在工程、天文、科研、用在工程、天文、科研、军事等方面军事等方面军事等方面军事等方面。2.2.光电倍增管光电倍增管现在学习的是第22页,共44页应 用n光电管光电源电流计IAK现在学习的是第23页,共44页 康普顿效应康普顿效应第第2课时课时2.2涅槃凤凰再飞翔现在学习的是第24页,共44页1.光的散射光的散射光在介质中与物质微粒相互作用光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向因而传播方向发生改变发生改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射光的散射2.2.康普顿效应康普顿效应 1923年康普顿在做年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验射线通过物质散射的实验时,发现散射线中除有与入射
12、线波长相同的射线外,时,发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外,还有比入射线波长更长的射线,其波长的改变量与还有比入射线波长更长的射线,其波长的改变量与散射角散射角有关,而与入射线波长有关,而与入射线波长 和散射物质都无关和散射物质都无关。一一.康普顿效应康普顿效应现在学习的是第25页,共44页3.3.康普顿散射的实验装置与规律:康普顿散射的实验装置与规律:晶体晶体 光阑光阑X 射线管射线管探探测测器器X 射线谱仪射线谱仪 石墨体石墨体(散射物质散射物质)j 0散射波长散射波长 一一.康普顿效应康普顿效应现在学习的是第26页,共44页康普顿正在测晶体对康普顿正在测晶体对X 射线的散射射线的散
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- 光谱分析 科学技术 中的 应用
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