《光電效應(yīng)實驗薛》PPT課件.ppt

光電效應(yīng)實驗,鄭州大學(xué)物理實驗中心 薛新蓮,當(dāng)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)象稱為光電效應(yīng)，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(yīng)。,背景介紹,通過對實驗現(xiàn)象的觀測和分析，了解光電效應(yīng)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(jìn)而求出普朗克常數(shù)。,實驗?zāi)康?光電效應(yīng)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，并且光照越強(qiáng)，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 。,實驗原理,光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,飽和光電流與入射光強(qiáng)成正比；(頻率相同） 光電效應(yīng)存在一個截止頻率0 ，當(dāng)入射光的頻率 0 時，不論光的強(qiáng)度如何都沒有光電子產(chǎn)生； 光電子的初動能與光強(qiáng)無關(guān)，而與入射光的頻率成正比； 只要 0 ，無論光強(qiáng)如何，都會立即引起光電子發(fā)射。,光子- 愛因斯坦方程,光子的能量為,（1） “光量子”假設(shè)：,愛因斯坦受普朗克量子假設(shè)的啟發(fā)，提出了光量子假設(shè)。 （2） 解釋實驗,對同一種金屬，W 一定 ，EK 與光強(qiáng)無關(guān) 愛因斯坦光量子理論圓滿地解釋了光電效應(yīng)的各條實驗規(guī)律。,逸出功與材料有關(guān),當(dāng)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W， 另一部分轉(zhuǎn)化為光電子的動能,截止電壓、截止頻率,當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)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能的大小。,根據(jù)愛因斯坦方程， 只有當(dāng) 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(yīng)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(biāo)橫軸的交點，又可以求出光電陰極的截止頻率 0 。,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(guān)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(jìn)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(yīng)的外加電壓值才是截止電壓。,GGQ50WHg高壓汞燈,GDh1型光電管,THQPC1型微電流測試儀,實驗儀器,實驗步驟,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(dāng)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(guān)打開，讓汞燈預(yù)熱5分鐘以上，然后再打開微電流測試儀電源開關(guān)預(yù)熱20-30分鐘。 充分預(yù)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(zhǔn)，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(chǔ)上進(jìn)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(yīng)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(zhǔn)確地找出抬頭點。,數(shù)據(jù)處理,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(yīng) 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(yīng)截止電壓值。,參