實驗報告-光電效應(yīng)實驗

1、南昌大學(xué)物理實驗報告南昌大學(xué)物理實驗報告學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：材料124班實驗時間：10時00分第十一周星期四座位號：28一、一、實驗名稱：實驗名稱：光電效應(yīng)光電效應(yīng)二、二、實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1、通過實驗深刻理解愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律；2、掌握用光電管進行光電效應(yīng)研究的方法；3、學(xué)習(xí)對光電管伏安特性曲線的處理方法，并用以測定普朗克常數(shù)。三、實驗儀器：三、實驗儀器：光電效應(yīng)測試儀、汞燈及電源、濾色片、光闌、光電

2、管、測試儀四、實驗原理：四、實驗原理：1、光電效應(yīng)與愛因斯坦方程用合適頻率的光照射在某些金屬表面上時，會有電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，從金屬表面逸出的電子叫光電子。為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出了“光量子”的概念，認為對于頻率為的光波，每個光子的能量為，其中?Eh??h=6.626為普朗克常數(shù)。sJ???3410按照愛因斯坦的理論，光電效應(yīng)的實質(zhì)是當(dāng)光子和電子相碰撞時，光子把全部能量傳遞給電子，電子所獲得的能量，一部分

3、用來克服金屬表面對它的約束，其余的能量則成為該光電子逸出金屬表面后的動能。愛因斯坦提出了著名的光電方程：（1）212hmW????式中，?為入射光的頻率，為電子的質(zhì)量，?為光電子逸出金屬表面的初速度，為被mW光線照射的金屬材料的逸出功，12mv2為從金屬逸出的光電子的最大初動能。由（1）式可見，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動能必然也越大，所以即使陰極不加電壓也會有光電子落入陽極而形成光電流，甚至陽極電位比陰極電位低時也會有光電

4、子落到陽極，直至陽極電位低于某一數(shù)值時，所有光電子都不能到達陽極，光電流才為零。這個相對于陰極為負值的陽極電位被稱為光電效應(yīng)的截止電壓截止電壓。0U顯然，有eu012mv2=0（2）代入上式即有（3）0heUW???由上式可知，若光電子能量h??W，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是?0=Wh，通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而?0也不同。由于使得實際I～U曲線較理論曲線下移，如圖6。圖6伏安特性曲線由于暗

5、電流是由陰極的熱電子發(fā)射及光電管管殼漏電等原因產(chǎn)生，與陰極正向光電流相比，其值很小，且基本上隨電位差U呈線性變化，因此可忽略其對遏止電位差的影響。陽極反向電流雖然在實驗中較顯著，但它服從一定規(guī)律。因此，確定遏止電位差值可采用以下兩種方法：⑴交點法交點法光電管陽極用逸出功較大的材料制作，制作過程中盡量防止陰極材料蒸發(fā)，實驗前對光電管陽極通電，減少其上濺射的陰極材料，實驗中避免入射光直接照射到陽極上，這樣可使它的反向電流大大減少，其伏安特性

6、曲線與圖5十分接近，因此曲線與U軸交點的電位差值近似等于遏止電位差U0，此即本實驗采用的交點法（或零電流法）。⑵拐點法拐點法光電管陽極反向電流雖然較大，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，若使反向光電流能較快地飽和，則伏安特性曲線在反向電流進入飽和段后有著明顯的拐點，如圖6中虛線所示的理論曲線下移為實線所示的實測曲線，遏止電位差U0也下移到U’0點。因此測出U’0點即測出了理論值U0。五、實驗內(nèi)容及步驟：五、實驗內(nèi)容及步驟：1、調(diào)整儀器、調(diào)整儀器(1)連接