文档介绍：袂艿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。节实验原理图1光电管的起始I—V特性2羀袆2,实验要求:;;,加深光电效应对光量子理论的理解羇3,实验原理羅1.    光电效应与爱因斯坦方程蒅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,每个光子的能量为蒁罿式中,为普朗克常数,它的公认值是=。肃  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:袄                         (1)膁式中,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。螆由(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。蒆  显然,有芃                     (2)羁代入(1)式,即有袇                       (3)薄由上式可知,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)式改写为蚃                 (4)蚂上式表明,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:衿                          (5)袆由此可见,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。膂蒂图2U—V直线蚆2.  光电效应的伏安特性曲线肅图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。薁观点效应原理图羈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;当反向电压螈达到截止电压时,光电流为零。膃入射频率不同的I—U曲线入射强度不同的I-U曲线羁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:虿(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。蝿(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。蒅蚄伏安特性曲线荿三、实验过程(实验步骤、注意事项和数据分析)薆一,(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。膀(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。蚈(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