光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)PPT課件

1、劉金環(huán)n人類對光的本性的認(rèn)識(shí)，到麥克斯韋提出人類對光的本性的認(rèn)識(shí)，到麥克斯韋提出光是一種電磁波，光的波動(dòng)說似乎已完美光是一種電磁波，光的波動(dòng)說似乎已完美無缺了。然而，就是在證實(shí)電磁波存在的無缺了。然而，就是在證實(shí)電磁波存在的過程中，人們發(fā)現(xiàn)了光具有粒子性的重大過程中，人們發(fā)現(xiàn)了光具有粒子性的重大事實(shí)，這就是光電效應(yīng)現(xiàn)象。光電效應(yīng)在事實(shí)，這就是光電效應(yīng)現(xiàn)象。光電效應(yīng)在量子理論的發(fā)展中有著特殊的意義。量子理論的發(fā)展中有著特殊的意義。n光電效應(yīng)最先由赫茲發(fā)現(xiàn)；他的學(xué)生勒納光電效應(yīng)最先由赫茲發(fā)現(xiàn)；他的學(xué)生勒納德對光電效應(yīng)的研究卓有成效并獲德對光電效應(yīng)的研究卓有成效并獲19051905年年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

2、；愛因斯坦提出光子論從諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；愛因斯坦提出光子論從理論上成功解決了光電效應(yīng)面臨的難題并理論上成功解決了光電效應(yīng)面臨的難題并因此獲因此獲19211921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；美國物理年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；美國物理學(xué)家密立根通過精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦學(xué)家密立根通過精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦的理論，并獲的理論，并獲19231923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1.1.赫茲意外發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)赫茲意外發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)n18851885年，赫茲用如圖年，赫茲用如圖1 1所示的所示的裝置來證實(shí)電磁波的存在。裝置來證實(shí)電磁波的存在。n電磁波發(fā)生器是在兩根銅棒上各焊接一個(gè)磨光的黃銅球，另電磁波發(fā)生器是在兩根銅棒上各

3、焊接一個(gè)磨光的黃銅球，另一端各連接一塊正方形鋅板，它們共軸放置，兩球間留有一一端各連接一塊正方形鋅板，它們共軸放置，兩球間留有一空隙，它們相當(dāng)于一個(gè)電容器，與感應(yīng)圈連接，構(gòu)成了空隙，它們相當(dāng)于一個(gè)電容器，與感應(yīng)圈連接，構(gòu)成了LC電電路。感應(yīng)圈使兩黃銅球聚集大量電荷，從而在空隙間產(chǎn)生電路。感應(yīng)圈使兩黃銅球聚集大量電荷，從而在空隙間產(chǎn)生電火花，形成高頻振蕩電流，輻射高頻電磁波。與這個(gè)回路相火花，形成高頻振蕩電流，輻射高頻電磁波。與這個(gè)回路相距一定距離有電磁波接收器，是用一根粗銅導(dǎo)線彎成一開口距一定距離有電磁波接收器，是用一根粗銅導(dǎo)線彎成一開口的圓環(huán)，開口端各焊一黃銅球，之間有可作微調(diào)的空隙，這的圓

4、環(huán)，開口端各焊一黃銅球，之間有可作微調(diào)的空隙，這個(gè)接收器實(shí)際上也是一個(gè)個(gè)接收器實(shí)際上也是一個(gè)LC電路。調(diào)節(jié)間隙改變接收電路的電路。調(diào)節(jié)間隙改變接收電路的固有頻率可與發(fā)射過來的電磁波產(chǎn)生共振，從而在接收器的固有頻率可與發(fā)射過來的電磁波產(chǎn)生共振，從而在接收器的空隙間觀察到電火花?？障堕g觀察到電火花。n利用電火花實(shí)驗(yàn)裝置，赫茲測量了電磁波速、利用電火花實(shí)驗(yàn)裝置，赫茲測量了電磁波速、進(jìn)行了研究電磁波的反射、聚焦、折射、衍射、進(jìn)行了研究電磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等各種波現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。干涉、偏振等各種波現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。n大量反復(fù)地實(shí)驗(yàn)不但證實(shí)了麥克斯韋電磁波理大量反復(fù)地實(shí)驗(yàn)不但證實(shí)了麥克斯韋電磁

5、波理論，同時(shí)意外地發(fā)現(xiàn)了表明光具有粒子性的一論，同時(shí)意外地發(fā)現(xiàn)了表明光具有粒子性的一個(gè)重要現(xiàn)象：個(gè)重要現(xiàn)象：當(dāng)發(fā)射器間隙的火光被阻隔時(shí)，當(dāng)發(fā)射器間隙的火光被阻隔時(shí)，原來接收間隙的火花變暗，而用其他任何火花原來接收間隙的火花變暗，而用其他任何火花的光照射到接收器銅球，也能促使間隙發(fā)生電的光照射到接收器銅球，也能促使間隙發(fā)生電火花?；鸹?。n進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象中直接起作用的是進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象中直接起作用的是火光中的紫外線，當(dāng)火花的光照到間隙的負(fù)火光中的紫外線，當(dāng)火花的光照到間隙的負(fù)極時(shí)，作用最強(qiáng)，這種情況下接收器間隙發(fā)極時(shí)，作用最強(qiáng)，這種情況下接收器間隙發(fā)生的電火花實(shí)際上是紫外線的照射使一

6、極銅生的電火花實(shí)際上是紫外線的照射使一極銅球上飛出電子到另一極銅球所形成，赫茲稱球上飛出電子到另一極銅球所形成，赫茲稱之為之為“紫外光對放電現(xiàn)象的效應(yīng)紫外光對放電現(xiàn)象的效應(yīng)”，也就是，也就是光電效應(yīng)光電效應(yīng)。2 2、勒納德研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律、勒納德研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律n赫茲的發(fā)現(xiàn)吸引了許多人去深入研究光電效應(yīng)成赫茲的發(fā)現(xiàn)吸引了許多人去深入研究光電效應(yīng)成因與規(guī)律，其中德國物理學(xué)家、赫茲的助手勒納因與規(guī)律，其中德國物理學(xué)家、赫茲的助手勒納德的研究卓有成效。德的研究卓有成效。n勒納德研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。勒納德研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。當(dāng)入射光照射到光潔的金屬陰極當(dāng)入射

7、光照射到光潔的金屬陰極K K表面，就有光電表面，就有光電子發(fā)射出來，若有光電子到達(dá)陽極子發(fā)射出來，若有光電子到達(dá)陽極A A，電路中就有，電路中就有電流，所以可通過電流計(jì)了解用各種光照射陰極電流，所以可通過電流計(jì)了解用各種光照射陰極K K以及對兩極加不同電壓時(shí)的光電流，從中摸索規(guī)以及對兩極加不同電壓時(shí)的光電流，從中摸索規(guī)律。律。光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律： n1 1對各種金屬都存在著極限頻率和極限波長，對各種金屬都存在著極限頻率和極限波長，低于極限頻率的任何入射光強(qiáng)度再大、照射時(shí)低于極限頻率的任何入射光強(qiáng)度再大、照射時(shí)間再長都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。間再長都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。n2

8、2光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。只隨入射光頻率的增大而增大。n3 3只要入射光頻率高于金屬的極限頻率，照到只要入射光頻率高于金屬的極限頻率，照到金屬表面時(shí)光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，不超金屬表面時(shí)光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，不超過過1010-9-9s s。n4 4發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。強(qiáng)度成正比。3 3、愛因斯坦提出光子論圓滿解釋光電效應(yīng)、愛因斯坦提出光子論圓滿解釋光電效應(yīng)n19051905年，愛因斯坦用突破性的量子化思想對光電年，愛因斯坦用突破性的量子化思想

9、對光電效應(yīng)做出了現(xiàn)在為科學(xué)界普遍接受的解釋。效應(yīng)做出了現(xiàn)在為科學(xué)界普遍接受的解釋。n在空間傳播的光（的能量）不是連續(xù)的，而是一在空間傳播的光（的能量）不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子，份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子，一份光子的能量一份光子的能量 E Ehvhv。n在上個(gè)世紀(jì)初，科學(xué)家們對量子化的物理還極不在上個(gè)世紀(jì)初，科學(xué)家們對量子化的物理還極不適應(yīng)，愛因斯坦的獨(dú)創(chuàng)性、物理洞察力和對簡潔適應(yīng)，愛因斯坦的獨(dú)創(chuàng)性、物理洞察力和對簡潔解釋的追求使他在忙碌的解釋的追求使他在忙碌的19051905年發(fā)表了相對論，年發(fā)表了相對論，成功解釋了光電效應(yīng)，建樹起近代物理學(xué)研究

10、的成功解釋了光電效應(yīng)，建樹起近代物理學(xué)研究的兩座豐碑。兩座豐碑。4 4、密立根精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)方程、密立根精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)方程n愛因斯坦的光子假設(shè)與光電方程，要為人們認(rèn)同還愛因斯坦的光子假設(shè)與光電方程，要為人們認(rèn)同還沒有理論基礎(chǔ)沒有理論基礎(chǔ)當(dāng)時(shí)對這一假說的懷疑超過了狹當(dāng)時(shí)對這一假說的懷疑超過了狹義相對論，甚至包括普朗克本人也持反對態(tài)度。許義相對論，甚至包括普朗克本人也持反對態(tài)度。許多物理學(xué)家都想方設(shè)法用實(shí)驗(yàn)測量普朗克恒量多物理學(xué)家都想方設(shè)法用實(shí)驗(yàn)測量普朗克恒量h h，以求驗(yàn)證光電效應(yīng)方程。以求驗(yàn)證光電效應(yīng)方程。n一直對光子假設(shè)持有保留態(tài)度的美國物理學(xué)家密立一直對光子假設(shè)持有保留態(tài)度的美

11、國物理學(xué)家密立根，設(shè)計(jì)了高精確度的實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)過十年的試驗(yàn)，根，設(shè)計(jì)了高精確度的實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)過十年的試驗(yàn)，不斷解決一些技術(shù)難點(diǎn)，終于驗(yàn)證了光電方程的直不斷解決一些技術(shù)難點(diǎn)，終于驗(yàn)證了光電方程的直線性，并測出普朗克恒量線性，并測出普朗克恒量h h6.566.561010-34-34J JS S。在事。在事實(shí)面前，密立根服從真理，宣布愛因斯坦實(shí)面前，密立根服從真理，宣布愛因斯坦光子光子假說假說得到證實(shí)。得到證實(shí)。n光電效應(yīng)的科學(xué)之光經(jīng)眾多物光電效應(yīng)的科學(xué)之光經(jīng)眾多物理學(xué)家前赴后繼，三十年努力理學(xué)家前赴后繼，三十年努力求索，在物理學(xué)史上成為絢麗求索，在物理學(xué)史上成為絢麗奪目的篇章奪目的篇章!n光照射

12、到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光致電變的現(xiàn)象統(tǒng)稱為變化。這類光致電變的現(xiàn)象統(tǒng)稱為光電效應(yīng)光電效應(yīng)。n人們把由于光照射到固體表面而從表面發(fā)射出人們把由于光照射到固體表面而從表面發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為電子的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)。n有些物質(zhì)被光照射時(shí)無電子發(fā)射，但電導(dǎo)率發(fā)有些物質(zhì)被光照射時(shí)無電子發(fā)射，但電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生電動(dòng)勢，這類現(xiàn)象稱為生變化或產(chǎn)生電動(dòng)勢，這類現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效內(nèi)光電效應(yīng)應(yīng)。n光電發(fā)射器件光電發(fā)射器件: :當(dāng)輻射光能量作用于器件中的當(dāng)輻射光能量作用于器件中的光敏材料上時(shí)，電子逸出光敏材料表面產(chǎn)生光光敏材料上時(shí)，電子逸出光

13、敏材料表面產(chǎn)生光電子并使發(fā)射的電子進(jìn)入真空或氣體中，形成電子并使發(fā)射的電子進(jìn)入真空或氣體中，形成光電流，這種基于外光電效應(yīng)的光電器件成為光電流，這種基于外光電效應(yīng)的光電器件成為光電發(fā)射器件。例如光電倍增管，光電管等。光電發(fā)射器件。例如光電倍增管，光電管等。n半導(dǎo)體光電器件半導(dǎo)體光電器件: : 當(dāng)輻射能作用于器件中的光當(dāng)輻射能作用于器件中的光敏材料時(shí)，所產(chǎn)生的光電子通常不脫離光敏材敏材料時(shí)，所產(chǎn)生的光電子通常不脫離光敏材料料, ,而是依靠吸收光子后在其內(nèi)部激發(fā)出導(dǎo)電而是依靠吸收光子后在其內(nèi)部激發(fā)出導(dǎo)電的載流子，這種基于內(nèi)光電效應(yīng)的器件稱為半的載流子，這種基于內(nèi)光電效應(yīng)的器件稱為半導(dǎo)體光電器件。導(dǎo)

14、體光電器件。 具有一定頻率的輻射光照射密封在抽成真具有一定頻率的輻射光照射密封在抽成真空的玻璃管中的光電陰極空的玻璃管中的光電陰極K K上，會(huì)使陰極材料發(fā)上，會(huì)使陰極材料發(fā)射光電子，如果在射光電子，如果在A A與與K K兩端加上電勢差，光電兩端加上電勢差，光電子在加速電場的作用下向陽極遷移產(chǎn)生光電流，子在加速電場的作用下向陽極遷移產(chǎn)生光電流，稱為光電效應(yīng)。稱為光電效應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)表明光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明光電效應(yīng)具有一定的規(guī)律，利用具有一定的規(guī)律，利用光電效應(yīng)及其規(guī)律可制光電效應(yīng)及其規(guī)律可制成各種光輻射探測器。成各種光輻射探測器。光電效應(yīng)的基本特征和規(guī)律光電效應(yīng)的基本特征和規(guī)律 光電效應(yīng)的第一個(gè)結(jié)論：光

15、電效應(yīng)的第一個(gè)結(jié)論：照射光的頻率與極照射光的頻率與極間端電壓間端電壓U U一定時(shí)，飽和光電流一定時(shí)，飽和光電流i i與入射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)I I成成正比?；蛘哒f在光照下，單位時(shí)間內(nèi)從陰極飛出正比。或者說在光照下，單位時(shí)間內(nèi)從陰極飛出的光電子數(shù)與入射光強(qiáng)度成正比。的光電子數(shù)與入射光強(qiáng)度成正比。Ii 光電管的伏安特性 遏止電勢差遏止電勢差: :當(dāng)當(dāng)U UAKAK減小到零并逐漸變負(fù)時(shí)，光減小到零并逐漸變負(fù)時(shí)，光電流一般并不等于零。這表明從陰極釋出的電子電流一般并不等于零。這表明從陰極釋出的電子具有一定的初動(dòng)能，它們?nèi)阅芸朔p速電場的阻具有一定的初動(dòng)能，它們?nèi)阅芸朔p速電場的阻礙使一部分電子到達(dá)陽極。使

16、光電流降為零時(shí)的礙使一部分電子到達(dá)陽極。使光電流降為零時(shí)的反向截止電勢差的絕對值反向截止電勢差的絕對值U Ua a叫叫遏止電勢差遏止電勢差。 遏止電勢差的存在，遏止電勢差的存在，表明光電子從金屬表面逸表明光電子從金屬表面逸出時(shí)的初動(dòng)能具有一定的出時(shí)的初動(dòng)能具有一定的限度。限度。 光電效應(yīng)的第二個(gè)結(jié)論：光電效應(yīng)的第二個(gè)結(jié)論：光電子從金屬表光電子從金屬表面逸出時(shí)具有一定的動(dòng)能，最大初動(dòng)能與入射面逸出時(shí)具有一定的動(dòng)能，最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。光的頻率成正比，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。 其中其中m m是電子的質(zhì)量，是電子的質(zhì)量，VmVm是光電子的最大是光電子的最大初速，初速，

17、e e是電子電荷。遏止電勢差和入射光的是電子電荷。遏止電勢差和入射光的頻率之間具有線性關(guān)系。頻率之間具有線性關(guān)系。0221hheUmvEamm 頻率頻率紅限紅限: 如果改變?nèi)肷涔獾念l率，遏止電如果改變?nèi)肷涔獾念l率，遏止電勢差也隨之改變。當(dāng)入射光的頻率低于某一頻勢差也隨之改變。當(dāng)入射光的頻率低于某一頻率時(shí)，遏止電勢差率時(shí)，遏止電勢差U Ua a減小到減小到0 0。這時(shí)無論光強(qiáng)。這時(shí)無論光強(qiáng)有多大，光電效應(yīng)不再發(fā)生。有多大，光電效應(yīng)不再發(fā)生。能夠發(fā)生光電效能夠發(fā)生光電效應(yīng)的最低頻率，稱為光電效應(yīng)的應(yīng)的最低頻率，稱為光電效應(yīng)的截止頻率截止頻率，也，也叫叫頻率紅限。頻率紅限。截止頻率是光電陰極上感光物

18、質(zhì)截止頻率是光電陰極上感光物質(zhì)的屬性，不同的金屬具有不同的紅限值的屬性，不同的金屬具有不同的紅限值。紅限紅限與陰極材料有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)。與陰極材料有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)。 有時(shí)用波長表示紅限，波長紅限有時(shí)用波長表示紅限，波長紅限00/cAmvh221 愛因斯坦從能量守恒出發(fā)，提出光電效應(yīng)方愛因斯坦從能量守恒出發(fā)，提出光電效應(yīng)方程，對光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出了簡單而令人程，對光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出了簡單而令人信服的解釋。信服的解釋。 對于一定的陰極材料，電子脫出功是一定對于一定的陰極材料，電子脫出功是一定的。照射光的頻率降低，則光電子的最大動(dòng)能的。照射光的頻率降低，則光電子的最大動(dòng)能減小，頻率降到紅限時(shí)

19、，光電子最大動(dòng)能減為減小，頻率降到紅限時(shí)，光電子最大動(dòng)能減為零，這時(shí)光束傳給光電子的能量完全用作克服零，這時(shí)光束傳給光電子的能量完全用作克服脫出功。脫出功。 光電效應(yīng)的物理解釋光電效應(yīng)的物理解釋 金屬中的電子被晶格束縛在金屬內(nèi)，要使金屬中的電子被晶格束縛在金屬內(nèi)，要使它脫離金屬表面而成為自由電子，必須給它一它脫離金屬表面而成為自由電子，必須給它一定的能量，稱為這種金屬表面的電子逸出功。定的能量，稱為這種金屬表面的電子逸出功。當(dāng)金屬中一個(gè)電子從入射光中吸收一個(gè)光子后，當(dāng)金屬中一個(gè)電子從入射光中吸收一個(gè)光子后，就獲得能量就獲得能量hh。如果。如果hh大于電子從金屬表面大于電子從金屬表面逸出時(shí)所需要

20、的逸出功逸出時(shí)所需要的逸出功A A，這個(gè)電子就可以從金，這個(gè)電子就可以從金屬表面逸出，成為光電子。屬表面逸出，成為光電子。n不同的金屬對電子的束縛程度不同，因此電子逃不同的金屬對電子的束縛程度不同，因此電子逃逸出來所做的功也不同。如果光子的能量逸出來所做的功也不同。如果光子的能量hh小小于金屬電子逸出功于金屬電子逸出功A A，那么無論光強(qiáng)多強(qiáng)，照射，那么無論光強(qiáng)多強(qiáng)，照射時(shí)間多久，這種能量比較小的光子也不能使電子時(shí)間多久，這種能量比較小的光子也不能使電子從金屬中脫離出來。這就解釋了為什么不同金屬從金屬中脫離出來。這就解釋了為什么不同金屬材料存在不同的光電效應(yīng)紅限頻率。如果入射光材料存在不同的光

21、電效應(yīng)紅限頻率。如果入射光子的能量子的能量hh大于電子從金屬表面逸出時(shí)所需要大于電子從金屬表面逸出時(shí)所需要的逸出功的逸出功A A，那么這些光電子在脫離金屬表面后，那么這些光電子在脫離金屬表面后還有剩余的能量，也就是說有些光電子具有一定還有剩余的能量，也就是說有些光電子具有一定的初動(dòng)能。的初動(dòng)能。 1. 學(xué)習(xí)測定普朗克常量的一種實(shí)驗(yàn)方法；學(xué)習(xí)測定普朗克常量的一種實(shí)驗(yàn)方法；2. 學(xué)習(xí)用濾色片獲得單色光的方法；學(xué)習(xí)用濾色片獲得單色光的方法；3. 通過測試光電效應(yīng)基本特性曲線，加深通過測試光電效應(yīng)基本特性曲線，加深對光量子理論的理解；對光量子理論的理解；4. 驗(yàn)證愛因斯坦光電方程，求普朗克常數(shù)。驗(yàn)證愛

22、因斯坦光電方程，求普朗克常數(shù)。 當(dāng)高于某種光陰極當(dāng)高于某種光陰極“紅限紅限”頻頻率的光，照在該陰極表面后，即刻率的光，照在該陰極表面后，即刻就有光電子逸出陰極材料表面，而就有光電子逸出陰極材料表面，而進(jìn)入光電管兩電極間的真空中。進(jìn)入光電管兩電極間的真空中。 當(dāng)當(dāng)在光電管的兩電極間在光電管的兩電極間加正向電壓時(shí)，加速光加正向電壓時(shí)，加速光電子運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光電流不再增大時(shí)，此時(shí)稱為飽和光電子運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光電流不再增大時(shí)，此時(shí)稱為飽和光電流。電流。實(shí)驗(yàn)表明：照射光的頻率與極間端電壓實(shí)驗(yàn)表明：照射光的頻率與極間端電壓U U一定時(shí)，飽一定時(shí)，飽和光電流和光電流i i與入射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)I I成正比。成正比。1.

23、1.飽和光電流飽和光電流 當(dāng)在光電管的當(dāng)在光電管的兩電極間兩電極間加反加反向電壓時(shí)，電場阻止光電子向陽向電壓時(shí)，電場阻止光電子向陽極遷移，當(dāng)光電流為零時(shí)，此時(shí)極遷移，當(dāng)光電流為零時(shí)，此時(shí)所加反向電壓所加反向電壓UaUa被稱為光電效應(yīng)被稱為光電效應(yīng)的截止電壓。的截止電壓。 即：即：eUaeUa= 1/2mv= 1/2mv2 2 2.2.光電效應(yīng)法測定普朗克常量光電效應(yīng)法測定普朗克常量 代入光電效應(yīng)方程：代入光電效應(yīng)方程： eUa = hveUa = hv A A其中：其中： A A為金屬材料的逸出功。上式表明：截止電為金屬材料的逸出功。上式表明：截止電壓壓UaUa是入射光頻率是入射光頻率v v的

24、線性函數(shù)。的線性函數(shù)。1.1. ZKY-GD-4ZKY-GD-4智能光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀智能光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀是為驗(yàn)證愛因斯坦是為驗(yàn)證愛因斯坦光電方程和用光電效應(yīng)求取普朗克常數(shù)而設(shè)計(jì)的光電方程和用光電效應(yīng)求取普朗克常數(shù)而設(shè)計(jì)的一種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器。主要包括：光電管及暗一種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器。主要包括：光電管及暗箱，汞燈光源，濾色片五組，小孔光欄，微電流箱，汞燈光源，濾色片五組，小孔光欄，微電流測量測量智能實(shí)驗(yàn)儀智能實(shí)驗(yàn)儀。2.2.濾色片透射波長：濾色片透射波長：365.0nm365.0nm、404.7nm404.7nm、435.8nm435.8nm、 546.1nm546.1nm、577.0nm577.0

25、nm3.3.光闌孔徑：光闌孔徑：2mm2mm、4mm4mm、8mm8mm4.4.光電管：光譜響應(yīng)范圍光電管：光譜響應(yīng)范圍 320320700nm700nm， 暗電流暗電流2 21010-12-12A A（-2VU-2VUAKAK0V0V）n實(shí)驗(yàn)儀有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，具有數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示采集曲采集，存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示采集曲線（連接普通示波器，可同時(shí)顯示線（連接普通示波器，可同時(shí)顯示5 5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中存?zhèn)€存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)的曲線），及采集完成后查詢數(shù)據(jù)的功能。儲(chǔ)的曲線），及采集完成后查詢數(shù)據(jù)的功能。n汞燈光源和儀

26、器主機(jī)接通電源要預(yù)熱汞燈光源和儀器主機(jī)接通電源要預(yù)熱2020分鐘才能分鐘才能正常工作。正常工作。n光電管工作時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)光直接照射。需更換光欄和光電管工作時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)光直接照射。需更換光欄和濾色片時(shí)，請將汞燈遮光蓋蓋好后進(jìn)行。濾色片濾色片時(shí)，請將汞燈遮光蓋蓋好后進(jìn)行。濾色片避免污染，光源與暗盒距離避免污染，光源與暗盒距離30-40cm30-40cm。n電壓調(diào)節(jié)按鍵用來調(diào)節(jié)光電管的極間電壓，其值電壓調(diào)節(jié)按鍵用來調(diào)節(jié)光電管的極間電壓，其值顯示在其上方的表頭上。調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)作應(yīng)輕柔緩慢，顯示在其上方的表頭上。調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)作應(yīng)輕柔緩慢，待表頭上的數(shù)字穩(wěn)定后再進(jìn)行下一檔位調(diào)節(jié)。待表頭上的數(shù)字穩(wěn)定后再進(jìn)行下一檔位調(diào)節(jié)。n測量結(jié)束后，關(guān)閉汞燈光源和儀器主機(jī)電源，將測量結(jié)束后，關(guān)閉汞燈光源和儀器主機(jī)電源，將光電管和汞燈遮光蓋蓋好。光電管和汞燈遮光蓋蓋好。1.1. 觀測光電管的暗電流；用零電流法或補(bǔ)償法測觀測光電管的暗電流；用零電流法或補(bǔ)償法測五種不同頻率光照時(shí)的截止電壓；五種不同頻率光照時(shí)的截止電壓；2.2. 測量測量五種不同頻率光照時(shí)五種不同頻率光照時(shí)光電管的光電管的I-VI-V特性特性; ;3. 3. 改變光闌孔大小，改變光闌孔大小