文档介绍：1,实验目的:,并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。,由直线图形,求出“红限”频率。实验原理图1    光电管的起始I—V特性22,实验要求:;;,加深光电效应对光量子理论的理解3,实验原理1.    光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时,会有电子从金属表面逸出,这种现象叫做光电效应,从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象,爱因斯坦提出了“光量子”的概念,认为对于频率为的光波,每个光子的能量为式中,为普朗克常数,它的公认值是=。按照爱因斯坦的理论,光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时,光子把全部能量传递给电子,电子所获得的能量,一部分用来克服金属表面对它的约束,其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程:(1)式中,为入射光的频率,为电子的质量,为光电子逸出金属表面的初速度,为被光线照射的金属材料的逸出功,为从金属逸出的光电子的最大初动能。由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能必然也越大,所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流,甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极,直至阳极电位低于某一数值时,所有光电子都不能到达阳极,光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。显然,有(2)代入(1)式,即有(3)由上式可知,若光电子能量,则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是,通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功,因而也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量,所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量,所以光电子获得的能量与光强无关,只与光子的频率成正比,,将(3)式改写为(4)上式表明,截止电压是入射光频率的线性函数,如图2,当入射光的频率时,截止电压,没有光电子逸出。图中的直线的斜率是一个正的常数:(5)由此可见,只要用实验方法作出不同频率下的曲线,并求出此曲线的斜率,就可以通过式(5)求出普朗克常数。其中是电子的电量。图2U—V直线2.  光电效应的伏安特性曲线图3是利用光电管进行光电效应实验的原理图。频率为、强度为的光线照射到光电管阴极上,即有光电子从阴极逸出。如在阴极K和阳极A之间加正向电压,它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用,随着电压的增加,到达阳极的光电子将逐渐增多。当正向电压增加到时,光电流达到最大,不再增加,此时即称为饱和状态,对应的光电流即称为饱和光电流。观点效应原理图由于光电子从阴极表面逸出时具有一定的初速度,所以当两极间电位差为零时,仍有光电流I存在,若在两极间施加一反向电压,光电流随之减少;当反向电压达到截止电压时,光电流为零。入射频率不同的I—U曲线   入射强度不同的I-U曲线爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极,且阳极很小的理想状态下导出的。实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小,所以实验中存在着如下问题:(1)      暗电流和本底电流。当光电管阴极没有受到光线照射时也会产生电子流,称为暗电流。它是由电子的热运动和光电管管壳漏电等原因造成的。室内各种漫反射光射入光电管造成的光电流称为本底电流。暗电流和本底电流随着K、A之间电压大小变化而变化。(2)      阳极电流。制作光电管阴极时,阳极上也会被溅射有阴极材料,所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上,阳极上也有光电子发射,就形成阳极电流。由于它们的存在,使得I~U曲线较理论曲线下移,如图6所示。伏安特性曲线三、实验过程(实验步骤、注意事项和数据分析)一,(1)首先了解GY-ⅢA型光电效应测试仪中的使用方法和注意事项。(2)放置好仪器,用光窗盖分别盖住光电暗盒的光窗口和光源光窗口。接通光源的电源开关,并预热20—30分钟。(3)将微电流测试仪与光电管暗盒之间的导线连接好,调节光源光窗口与光电管暗盒光窗口等高,间距为30cm为宜。(1)旋转滤色片转盘,选择透射波长为365的滤色片。用“电压调节”旋钮将电压为-2V缓慢升高到+20V,记录相应的电流值。测量点至少应该有20个,尤其在-2V至0V间电流开始变化区间细测一下,多记几个点,并仔细找到电流为0时所对应的电压值,将记录数据记入表二。(2)依次选择405、436、546和577型滤色片,重复步骤(1),测出其伏安特性。(3)改变光阑,重复上述步骤。(1)将电压选择按键开关置于–2~+2V档,将“电流量程”选择开关置于A档。将测试仪电流输入电缆断开,调零