1 光电效应
光电效应的装置如下
调整电压, 得到电流电压图像如下
此外, 光电效应存在截止频率 (红限频率), 当光的频率小于某一数值 𝜈
0
时便无法产生光电效应. 不同的金
属截止频率不同
这是因为光的能量是量子化的, 每个光子的能量为 𝜖 = ℎ𝜈, 金属中的电子要是想要出来, 需要克服逸出功,
因此有光电效应方程
ℎ𝜈 =
1
2
𝑚𝑣
2
+ 𝐴
𝐴 即为逸出功, 可以由此得到红限频率
𝜈
0
=
𝐴
ℎ
2 康普顿效应
康普顿效应装置如图
观察到散射线中含有波长变长的成分
波长存在两个峰, 即散射光中有成分变长的
这是因为光子与电子发生了碰撞
能量守恒与动量守恒写如下
ℎ𝜈
0
= ℎ𝜈 +
1
2
𝑚𝑣
2
ℎ𝜈
0
𝑐
p
0
=
ℎ𝜈
𝑐
p + 𝑚v
此处的 p
0
, p 为单位矢量表示方向. 那么就解得
𝑚
2
𝑣
2
=
ℎ
2
𝜈
2
0
𝑐
2
+
ℎ
2
𝜈
2
𝑐
2
− 2
ℎ
2
𝜈
0
𝜈
𝑐
2
cos 𝜃
令 Δ𝜈 = 𝜈
0
− 𝜈, 认为 Δ𝜈 相对 𝜈 很小, 那么就有近似
Δ𝜈
𝜈𝜈
0
≈
Δ𝜈
𝜈
2
=
ℎ
𝑚𝑐
2
(1 − cos 𝜃)
又由微分得到
Δ𝜆 =
𝑐Δ𝜈
𝜈
2
于是就得到康普顿公式
Δ𝜆 =
ℎ
𝑚𝑐
(1 − cos 𝜃)
若定义康普顿波长
𝜆
𝑐
=
ℎ
𝑚𝑐
= 2.43 × 10
−12
𝑚
就得到了康普顿公式简单的写法
Δ𝜆 = 𝜆
𝑐
(1 − cos 𝜃)
