光電效應實驗

光電效應實驗第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日在物理學史上，光電效應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對光的本性—波粒二象性的認識，具有極為重要的意義，它給量子論以直觀、明確的證明。1887年，赫茲在研究紫外線對火花放電的影響時發(fā)現(xiàn)了光電效應。后來勒納德等人制作了二極管研究了這一現(xiàn)象。當時無法用經典理論解釋。1900年，普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858—1947）提出量子假設。1905年，愛因斯坦提出光量子概念，解釋了光電效應現(xiàn)象。

實驗歷史背景及意義

第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日思考與討論的問題什么是截止頻率、遏制電勢差、光電管伏安特性曲線？實驗中如何確定遏制電勢差值？如何由光電效應測量普朗克常數(shù)？第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日光電效應示意圖實驗原理光電效應：電子從受輻射作用的材料中釋放出來的過程，叫做光電效應；發(fā)射出來的電子叫做光電子。第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日光電效應外光電效應:是指物質吸收光子并激發(fā)出自由電子的行為。

ex:光電倍增管內光電效應:光電導效應：半導體材料在光照下，電子受能量大于電子禁帶寬度的光子作用激發(fā)導帶，增加電導率的現(xiàn)象。

ex:光敏電阻光生伏打效應：半導體材料在pn結處形成內建電場，光照下，激發(fā)電子在內建電場作用下形成電動勢的現(xiàn)象。

ex:太陽能電池第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日實驗規(guī)律(1)飽和光電流：飽和光電流強度與入射光強度成正比。(2)每個光電子的初動能隨入射光頻率提高而增大，與入射光強無關；(3)存在截止頻率：對某一種金屬來說，只有當入射光的頻率大于某一頻率時，電子才能從金屬表面逸出，電路中才有光電流，這個頻率叫做截止頻率。(4)光電效應是瞬時效應。Ua312UIIh0紅限頻率第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日愛因斯坦光電方程

愛因斯坦認為光束可以看成是由微粒構成的 粒子流，這些粒子流叫做光量子（光子）。一個頻率為的光子具有能量陰極金屬材料的逸出功為陰極表面電子吸收光子的能量，當＞電子逸出，并具有初動能

第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日

對光電管加反向電壓，該電壓減弱了逸出光電子向陽極A的運動，如反向電壓逐漸增大到某值Ua，則光電子無法到達陽極A，光電流為零，而反向電壓的電場力對光電子作功為eUa。遏止電壓光電子實驗電路圖反向開關陽極陰極光束窗口第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日實驗儀器第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日誤差分析實測曲線理論曲線陽極電流：A極難免粘上陰極材料，受光照后也要發(fā)射少量光電子，構成反向電流。漏電流：愛因斯坦方程在絕對零度下嚴格成立。常溫下，電極會發(fā)射少量熱電子，加上管殼和管座的漏電構成暗電流。理論曲線實測曲線漏電流抬頭電壓第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日

實驗內容

1.測量光電管的伏安特性曲線：電壓：－3V～＋30V，在－2V～0V多測幾個點

2.測量入射光的“抬頭電壓”

3.觀測入射光強與飽和電流的關系。入射光為577.0nm，測量光強為100％、75％、50％、25％時的飽和光電流。（電壓：15V～30V）

第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日數(shù)據(jù)處理

1.使用origin繪出365.0nm、435.8nm和577.0nm光的I～U伏安特性曲線。

2.用圖解法計算普朗克常數(shù)h，并計算與公認值的百分誤差。公認值h＝6.626076×10－34J·s。

3.用圖解法計算截止頻率。第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日數(shù)據(jù)處理Ua~ν關系曲線第十六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期日注意事項

1.充分理解儀器使用要求和操作順序。不要隨意拆卸電纜和導線，保證接觸良好。

2.