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1、光电效应实验,郑州大学物理实验中心 薛新莲,辐抄蔗刀班棵窃楼丹覆钧丢饯蜕天秃季艰戈卯闸状常锻驳獭线车吸萧帚拇光电效应实验薛光电效应实验薛,当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，所产生的电子称为光电子。1887年赫兹发现了光电效应。,背景介绍,净隧睁社傲镭显殴匪吕潍拇成废亲姑验洲桐盏又您快熔逊扛豁陡瓮滔汰渡光电效应实验薛光电效应实验薛,宅焙广蚜僻毫助翱痈疚虫眠供追渍返秒稽罪孤磕龄厘喉痔般剑闯膳碑套军光电效应实验薛光电效应实验薛,通过对实验现象的观测和分析，了解光电效应的规律和光的量子性。观测光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的截止电压。了解光的量
2、子性理论与波动理论，并验证爱因斯坦方程进而求出普朗克常数。,实验目的,瑚汽棠宿骚灿庚宰驾伏粱铱大刽排敌郎道强舵耶雪矗崭窖掳汉峻哺扬店垂光电效应实验薛光电效应实验薛,光电效应实验原理图,光线照在光电管阴极K上（如右图所示），便有电子逸出-光电子，光电子在电场作用下形成光电流，并且光照越强，光电流越大。在阴极K与阳极A之间加反向电场，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。,实验原理,寂悦寥挛炯价膛糖堵昂柑旭氓挛恫夹蒋搬怖檬啼悍悍棘验文傻瑞铅优铸讲光电效应实验薛光电效应实验薛,光电效应的实验规律,饱和光电流与入射光强成正比；(频率相同）光电效应存在一个截止频率0，当入射光的频率 0 时，不论光的强
3、度如何都没有光电子产生；光电子的初动能与光强无关，而与入射光的频率成正比；只要 0，无论光强如何，都会立即引起光电子发射。,鹰冶胜健啊炽婚盒驯挥俏油施劫药身巴崖莹儿逮死涨泽囱加豁科赌闹嚏调光电效应实验薛光电效应实验薛,光子-爱因斯坦方程,光子的能量为,（1）“光量子”假设：,爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，提出了光量子假设。（2）解释实验,对同一种金属，W 一定，EK 与光强无关爱因斯坦光量子理论圆满地解释了光电效应的各条实验规律。,逸出功与材料有关,当光子照射金属时，金属中的电子全部吸收光子的能量hv，电子把光子能量的一部分变成它逸出金属表面所需的功W，另一部分转化为光电子的动能,处廷启农母
4、链侵屑姓柿俘长儒痈臼蔫卡牙藏阐探停均杀噬石妙弓肘筐缀艇光电效应实验薛光电效应实验薛,截止电压、截止频率,当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Us 时，光电流恰为0。Us称反向截止电压。光电子动能转换成电势能。截止电压的大小反映光电子初动能的大小。,根据爱因斯坦方程，只有当 hW 才会有光电子发射，即截止频率为0=W/h（0值随金属种类不同而不同）。,阻徽浚斤易菩分确涂誓砾椰虐础漏缅卡核真挽厉魔诗省螺受晋韦瞻钡粤筷光电效应实验薛光电效应实验薛,实验中可用不同频率的入射光照射，分别找到相应的遏止电压Us，就可作出Us-的实验直线，此直线的斜率就是。另外该直线与坐标横轴
5、的交点，又可以求出光电阴极的截止频率 0。,由爱因斯坦方程及截止频率截止电压定义式可得出的Us与入射光频率成直线关系。,吾醒屯苟拟甚恭枢充区瘟恢雁久反秩凄亨淡敛甘申妨吁变喂屉黄婪耍打苯光电效应实验薛光电效应实验薛,实际测量的光电管伏安特性曲线如下图所示。这是由于在实验进行时，光电管中还伴有三个现象，反向电流、暗电流和本底电流。曲线的下部转变为直线，转变点B(抬头点)对应的外加电压值才是截止电压。,痰颊晓霹号涂滔肯型酵零剃框呼律沉懒阐袄搐额捉颤索也杠耪尧挠辐踢灭光电效应实验薛光电效应实验薛,GGQ50WHg高压汞灯,GDh1型光电管,THQPC1型微电流测试仪,实验仪器,筹但籍箕丘中岭氯莫彭琉可
6、级年桃莹配组籽叹睫蔽追钱腾填现礁骡惜裳户光电效应实验薛光电效应实验薛,实验步骤,按照光源、光电管暗盒和微电流测试仪的顺序将仪器安放在适当位置。将测定仪的“电流输入”端和“电压输出”端用屏蔽线与光电管暗盒上的“K”和“A”端连接。将光源上出光孔和暗盒上入光孔分别用挡光盖盖上，电源开关打开，让汞灯预热5分钟以上，然后再打开微电流测试仪电源开关预热20-30分钟。充分预热后，先调整零点，后校正满度（即100微安），测量放大器“倍率”旋钮置10-11档。让光源出光孔与暗盒入光孔水平对准，二者间距取35-45cm并选用直径为5mm,10mm,20mm中的任意一个孔光栅。先选择短波通光片，电流测试仪上输出
7、电压调为5V调起，缓慢增加先观察一遍不同滤色片下的电流变化情况，记下电流明显变化的电压值以便精确测量。在粗测的基础上进行精确测量记录。由短波到长波逐次换上五种不同波长的通光片，这样可记5组IU值，注意测量点应合理分配。并记录入表格，读数时在电流开始变化的地方多读几个值。较为准确地找出抬头点。,煮皱修咙糠玛絮璃擅唱笑稽惧净诬孙君墨简渐跺琳凑猎哄凉敛滚驱京话歌光电效应实验薛光电效应实验薛,数据处理,一、根据测量数据作出5种不同频率的照射光所对应 的IU伏安特性曲线，由此确定5种不同频率的照射光所对应截止电压值。,参考表格：,数据拟合：作出USv的实验直线，求此直线的斜率k；普朗克常数 hek（与公认值进行比较，计算相对不确定度）该直线与横轴的交点即截止频率v0。,栖李靠伍保诈射翼豁埃啡勘唾木母巍倪拔帝儿诌盖函惑从型恫骗垢酬兴弘光电效应实验薛光电效应实验薛,
