大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)PPT-薛

1、 當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時(shí)，當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時(shí)，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱(chēng)可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱(chēng)為為光電效應(yīng)光電效應(yīng)，所產(chǎn)生的電子稱(chēng)為光電子。，所產(chǎn)生的電子稱(chēng)為光電子。 1887年赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。年赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。 愛(ài)因斯坦（愛(ài)因斯坦（Albert Einstein, 1879-1955Albert Einstein, 1879-1955）因在理論物理方面的成就，尤其是發(fā)現(xiàn)了光電效因在理論物理方面的成就，尤其是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律，獲得了應(yīng)的規(guī)律，獲得了19211921年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 A.愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯

2、坦 密立根（密立根（Robert Andrews Millikan,1868-Robert Andrews Millikan,1868-1953)1953)因?qū)倦姾珊凸怆娦?yīng)的研究，獲得了因?qū)倦姾珊凸怆娦?yīng)的研究，獲得了19231923年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 R.密粒根密粒根 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測(cè)和分析，了解光電效應(yīng)的規(guī)律和光的量子性。 觀測(cè)光電管的弱電流特性，找出不同光頻率下的截止電壓。 了解光的量子性理論與波動(dòng)理論，并驗(yàn)證愛(ài)因斯坦方程進(jìn)而求出普朗克常數(shù)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理圖 光線照在光電管陰極K上（如右圖所示），便有電子逸出-光電子，光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流

3、，并且光照越強(qiáng)，光電流越大。在陰極K與陽(yáng)極A之間加反向電場(chǎng)，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用 。飽和光電流與入射光強(qiáng)成正比；(頻率相同）光電效應(yīng)存在一個(gè)截止頻率0 ，當(dāng)入射光的頻率 0 時(shí)，不論光的強(qiáng)度如何都沒(méi)有光電子產(chǎn)生；光電子的初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，而與入射光的頻率成正比；只要 0 ，無(wú)論光強(qiáng)如何，都會(huì)立即引起光電子發(fā)射。 愛(ài)因斯坦方程愛(ài)因斯坦方程Wmh221v光子的能量為光子的能量為（1 1） “光量子光量子”假設(shè)：假設(shè)： 愛(ài)因斯坦受普朗克量子假設(shè)的啟發(fā)，提出了光量子假設(shè)。愛(ài)因斯坦受普朗克量子假設(shè)的啟發(fā)，提出了光量子假設(shè)。（2 2） 解釋實(shí)驗(yàn)解釋實(shí)驗(yàn) 對(duì)同一種金屬，對(duì)同一種金屬，W 一

4、定一定 ，EK 與光強(qiáng)無(wú)關(guān)與光強(qiáng)無(wú)關(guān)愛(ài)因斯坦光量子理論圓滿(mǎn)地解釋了光電效應(yīng)的各條實(shí)驗(yàn)規(guī)律。愛(ài)因斯坦光量子理論圓滿(mǎn)地解釋了光電效應(yīng)的各條實(shí)驗(yàn)規(guī)律。 逸出功與逸出功與材料有關(guān)材料有關(guān)當(dāng)光子照射金屬時(shí)，金屬中的電子全部吸收光子的能量當(dāng)光子照射金屬時(shí)，金屬中的電子全部吸收光子的能量hv，電子把光子能量的一部分變成它逸出金屬表面所需的功電子把光子能量的一部分變成它逸出金屬表面所需的功W，另一部分轉(zhuǎn)化為光電子的動(dòng)能另一部分轉(zhuǎn)化為光電子的動(dòng)能 當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Us 時(shí)，光電流恰為0。 Us稱(chēng)反向截止電壓。光電子動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電勢(shì)能。 截止電壓的大小反映光電子初動(dòng)

5、能的大小。2max21mvEk|Use根據(jù)愛(ài)因斯坦方程，只有當(dāng) hW 才會(huì)有光電子發(fā)射，即截止頻率為0 =W/h（0值隨金屬種類(lèi)不同而不同）。 實(shí)驗(yàn)中可用不同頻率的入射光照射，分別找到相應(yīng)的遏止電壓Us，就可作出Us- 的實(shí)驗(yàn)直線，此直線的斜率就是 。另外該直線與坐標(biāo)橫軸的交點(diǎn)，又可以求出光電陰極的截止頻率 0 。 ehk 由愛(ài)因斯坦方程及截止頻率截止電壓定義式可得出的Us與入射光頻率成直線關(guān)系。 實(shí)際測(cè)量的光電管伏安特性曲線如下圖所示。這是由于在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，光電管中還伴有三個(gè)現(xiàn)象，反向電流、暗電流和本底電流。曲線的下部轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€，轉(zhuǎn)變點(diǎn)B(抬頭點(diǎn))對(duì)應(yīng)的外加電壓值才是截止電壓。 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)

6、儀器 按照光源、光電管暗盒和微電流測(cè)試儀的順序?qū)x器安放在適當(dāng)位置。將測(cè)定儀的“電流輸入”端和“電壓輸出”端用屏蔽線與光電管暗盒上的“K”和“A”端連接。 將光源上出光孔和暗盒上入光孔分別用擋光蓋蓋上，電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，讓汞燈預(yù)熱5分鐘以上，然后再打開(kāi)微電流測(cè)試儀電源開(kāi)關(guān)預(yù)熱20-30分鐘。 充分預(yù)熱后，先調(diào)整零點(diǎn)，后校正滿(mǎn)度（即100微安），測(cè)量放大器“倍率”旋鈕置10-11檔。 讓光源出光孔與暗盒入光孔水平對(duì)準(zhǔn)，二者間距取35-45cm并選用直徑為5mm,10mm,20mm中的任意一個(gè)孔光柵。先選擇短波通光片，電流測(cè)試儀上輸出電壓調(diào)為5V調(diào)起，緩慢增加先觀察一遍不同濾色片下的電流變化情況，記下電流明顯變化的電壓值以便精確測(cè)量。 在粗測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行精確測(cè)量記錄。由短波到長(zhǎng)波逐次換上五種不同波長(zhǎng)的通光片，這樣可記5組IU值，注意測(cè)量點(diǎn)應(yīng)合理分配。并記錄入表格，讀數(shù)時(shí)在電流開(kāi)始變化的地方多讀幾個(gè)值。較為準(zhǔn)確地找出抬頭點(diǎn)。一、根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出5種不同頻率的照射光所對(duì)應(yīng) 的IU伏安特性曲線，由此確定5種不同頻率的照射光所對(duì)應(yīng)截止電壓值。型型 號(hào)號(hào)NG365NG405NG436NG546NG577選用波長(zhǎng)（選用波長(zhǎng)（A）36504047435854615770頻率頻率1014（Hz）8.227.416.885.9