大學物理實驗光電效應實驗PPT-薛

1、 當一定頻率的光照射到某些金屬表面上時，當一定頻率的光照射到某些金屬表面上時，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為為光電效應光電效應，所產(chǎn)生的電子稱為光電子。，所產(chǎn)生的電子稱為光電子。 1887年赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應。年赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應。 愛因斯坦（愛因斯坦（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)了光電效應的規(guī)律，獲得了應的規(guī)律，獲得了19211921年度的諾貝爾物理學獎。年度的諾貝爾物理學獎。 A.愛因斯坦愛因斯

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难芯?，獲得了因?qū)倦姾珊凸怆娦难芯浚@得了19231923年度的諾貝爾物理學獎。年度的諾貝爾物理學獎。 R.密粒根密粒根 通過對實驗現(xiàn)象的觀測和分析，了解光電效應的規(guī)律和光的量子性。 觀測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理論，并驗證愛因斯坦方程進而求出普朗克常數(shù)。光電效應實驗原理圖 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，光電子在電場作用下形成光電流

3、，并且光照越強，光電流越大。在陰極K與陽極A之間加反向電場，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用 。飽和光電流與入射光強成正比；(頻率相同）光電效應存在一個截止頻率0 ，當入射光的頻率 0 時，不論光的強度如何都沒有光電子產(chǎn)生；光電子的初動能與光強無關，而與入射光的頻率成正比；只要 0 ，無論光強如何，都會立即引起光電子發(fā)射。 愛因斯坦方程愛因斯坦方程Wmh221v光子的能量為光子的能量為（1 1） “光量子光量子”假設：假設： 愛因斯坦受普朗克量子假設的啟發(fā)，提出了光量子假設。愛因斯坦受普朗克量子假設的啟發(fā)，提出了光量子假設。（2 2） 解釋實驗解釋實驗 對同一種金屬，對同一種金屬，W 一

4、定一定 ，EK 與光強無關與光強無關愛因斯坦光量子理論圓滿地解釋了光電效應的各條實驗規(guī)律。愛因斯坦光量子理論圓滿地解釋了光電效應的各條實驗規(guī)律。 逸出功與逸出功與材料有關材料有關當光子照射金屬時，金屬中的電子全部吸收光子的能量當光子照射金屬時，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)化為光電子的動能另一部分轉(zhuǎn)化為光電子的動能 當 K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值 Us 時，光電流恰為0。 Us稱反向截止電壓。光電子動能轉(zhuǎn)換成電勢能。 截止電壓的大小反映光電子初動

5、能的大小。2max21mvEk|Use根據(jù)愛因斯坦方程，只有當 hW 才會有光電子發(fā)射，即截止頻率為0 =W/h（0值隨金屬種類不同而不同）。 實驗中可用不同頻率的入射光照射，分別找到相應的遏止電壓Us，就可作出Us- 的實驗直線，此直線的斜率就是 。另外該直線與坐標橫軸的交點，又可以求出光電陰極的截止頻率 0 。 ehk 由愛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系。 實際測量的光電管伏安特性曲線如下圖所示。這是由于在實驗進行時，光電管中還伴有三個現(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B(抬頭點)對應的外加電壓值才是截止電壓。 實驗儀器實驗

6、儀器 按照光源、光電管暗盒和微電流測試儀的順序?qū)x器安放在適當位置。將測定儀的“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，電源開關打開，讓汞燈預熱5分鐘以上，然后再打開微電流測試儀電源開關預熱20-30分鐘。 充分預熱后，先調(diào)整零點，后校正滿度（即100微安），測量放大器“倍率”旋鈕置10-11檔。 讓光源出光孔與暗盒入光孔水平對準，二者間距取35-45cm并選用直徑為5mm,10mm,20mm中的任意一個孔光柵。先選擇短波通光片，電流測試儀上輸出電壓調(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量。 在粗測的基礎上進行精確測量記錄。由短波到長波逐次換上五種不同波長的通光片，這樣可記5組IU值，注意測量點應合理分配。并記錄入表格，讀數(shù)時在電流開始變化的地方多讀幾個值。較為準確地找出抬頭點。一、根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出5種不同頻率的照射光所對應 的IU伏安特性曲線，由此確定5種不同頻率的照射光所對應截止電壓值。型型 號號NG365NG405NG436NG546NG577選用波長（選用波長（A）36504047435854615770頻率頻率1014（Hz）8.227.416.885.9