《光电效应实验》PPT课件

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1、实验-20光电效应制作：周嘉萍一.实验原理二.爱因斯坦的解释三.实验仪器四.实验思考题五.实验内容六.注意事项七.数据处理一.实验原理在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫光电效应。VGAK+－RE+－光电效应实验原理图某一频率下,某一光强时光电管的伏安特性曲线1.实验规律（2）截止电压U0与入射光频率具有线性关系。（1）仅当n>n0（截止频率）时才发生光电效应，截止频率与材料有关，但与入射光强无关。U0～n曲线(3)在同一频率下，饱和光电流强度Im正比于入射光强P。(4)光电效应是瞬时效应。当光照

2、射到金属表面时，几乎立即就有光电子逸出。同一频率,不同入射光强时I～UAK曲线二.爱因斯坦对光电效应的解释(1905年）：光束由光子构成，频率为n的光束，光子能量为e=hn.当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的电子全部吸收，而不需积累能量的时间。电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力而作功，余下的就成为电子离开金属表面后的动能。爱因斯坦的光电效应方程：金属的逸出功（1）当hn0n0=W/h（截止频率）时才发生光电效应。(2)即截止电压

3、U0与入射光频率n成线性关系。由实验可确定该直线的斜率，从而算出普朗克常数h。(由实验得)（3）当频率一定时，入射光强P越大，光子数目越多，则单位时间内产生光电子数目越多，饱和光电流强度就越大。即在同一频率下，饱和光电流强度Im正比于入射光强P。（4）当光子入射金属表面时，一个光子携带的能量hn一次为一个电子全部吸收，若n>n0，电子立即逸出而不需时间积累。即光电效应具有瞬时性。三.实验仪器汞灯电源高压汞灯光电管和暗箱测试仪光阑滤光片“电压”选择按键“电流量程”选择旋钮“电流调零”旋钮“电压调节”旋钮滤

4、光片光阑汞灯遮光盖光电管暗箱遮光盖四.思考题当加在光电管两端的电压为零时，光电流不为零，这是为什么？2.光电管一般都用逸出功小的金属做阴极，用逸出功大的金属做阳极，为什么？3.实验时能否将滤光片放在光源的出光孔上？为什么？五.实验内容1.测试前准备:盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，将光电管与汞灯距离调整并保持在400mm，接通测试仪及汞灯电源，预热约15min。（注意：汞灯一旦开启，不要随意关闭）测试仪调零：盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，“电压”选择在－2V~+2V档，“电流量程”选择在10－13A档，旋

5、转“电流调零”旋钮使“电流表”指示为零。（注意：每次调换“电流量程”，都应重新调零)(3)调整光路：先取下光电管暗箱遮光盖，将直径为2mm的光阑及波长为365.0nm的滤光片插在光电管入射窗孔前，再取下汞灯的遮光盖，使汞灯的出射光对准光电管入射窗孔。（注意：严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管）2.用零电流法测定h将“电压”选择按键置于－2V~+2V档，“电流量程”选择在10－13A档并重新调零。将直径为2mm的光阑及波长为365.0nm的滤光片插在光电管入射窗孔前，调节电压UAK，使得光电流I为零，此

6、时测试仪中显示的电压值即可认为是该入射光频率对应的截止电压。重复测量四次，填入表31－1中。依次更换其余四个滤光片（注意：一定要先盖上汞灯的遮光盖再更换滤光片），测出各自对应的截止电压。表31－1光阑孔f=2mm波长l(nm)365.0404.7435.8546.1577.08.2147.4076.8795.4905.196截止电压1234平均值3.测光电管的伏安特性曲线(I～UAK曲线)将“电压”选择按键置于－2V~+30V档，将“电流量程”选择开关置于10－13A并重新调零，将直径为2mm的光阑及波

7、长435.8nm的滤光片插在光电管入射窗孔前。(1)从截止电压开始由低到高调节电压，直至30V（不高于30V）。从截止电压到0V区间，电压取值间隔为0.25V;从0V到8V区间，电压取值间隔为1.5V;从8V到30V区间，电压取值间隔为3V;每取一电压值，记录一电流值到表31－2中。为了使每个电流值都有三位有效数字，测量过程中须变换“电流量程”。（注意：每次调换“电流量程”，都应重新调零)(2)换上直径为4mm的光阑，重复步骤(1)。435.8nm光阑2mm435.8nm光阑4mm4.验证光电管的饱和光

8、电流Im与入射光强P成正比关系在UAK为30V时，选择“电流量程”使得电流值有三位有效数字，并重新调零。在同一入射频率，同一入射距离下，记录光阑直径分别为2mm、4mm、8mm时对应的电流值于表31－3中。六.注意事项本实验不必要求暗室环境，但应避免背景光强的剧烈变化。2.实验过程中注意随时盖上汞灯的遮光盖，严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管窗口。3.实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖！七.数据处理用线性回归法求U0～n直线的斜率k