文档介绍：光电效应当光束照射到某些金属表面上时,会有电子从金属表面即刻逸出,这种现象称为“光电效应”。1905年爱因斯坦圆满地解释了光电效应实验现象,使人们进一步认识到光波粒二象性本质,促进了光量子理论建立与近代物理学发展,爱因斯坦因此获得了1921年诺贝尔奖。现在利用光电效应制成各种光电器件(如光电管、光电倍增管、夜视仪等)已经被广泛应用于工农业生产、科研与国防等领域。[实验目];,测定普朗克常数;。[实验原理]当一定频率光照射到某些金属表面上时,可以使电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。所产生电子,称为光电子。根据爱因斯坦光电效应方程有hν=1/2mvm2+W(1)其中ν为光频率,h为普朗克常数,m与vm是光电子质量与最大速度,W为电子摆脱金属表面约束所需要逸出功。按照爱因斯坦光量子理论:频率为ν光子具有能量hν,当金属中电子吸收一个频率为ν光子时,便获得这个光子全部能量。如果光子能量hν大于电子摆脱金属表面约束所需要逸出功W,电子就会从金属中逸出,1/2mvm是光电子逸出表面后所具有最大动能;光子能量hν小于W时,电子不能逸出金属表面,因而没有光电效应产生。能产生光电效应入射光最低频率ν0,称为光电效应截止(或极限)频率。由方程(1)可得v0=W/h(2)不同金属材料有不同逸出功,因而ν0也是不同。利用光电管可以进行研究光电效应规律、测量普朗克常数实验,实验原理可参考图1。图中K为光电管阴极,A为阳极,微安表用于测量微小光电流,电压表用于测量光电管两极间电压,E为电源,R提供分压可以改变光电管两极间电势差。单色光照射到光电管阴极K上产生光电效应时,逸出光电子在电场作用下由阴极向阳极运动,并且在回路中形成光电流。当阳极A电势为正,阴极K电势为负时,光电子被加速。当K电势为正,A电势为负时,光电子被减速;而当A、K之间电势差足够大时,具有最大动能光电子也被反向电场所阻挡,光电流将为零。此时,有eU0=1/2mvm2(3)式中e为电子电量,U0称为截止电压。光电管伏安特性曲线(光电流与所加电压I-U关系)如图2所示。当用一定强度光照射在光电管阴极K上时,光电流I随两极间加速电压改变而改变,开始光电流I随两极间加速电压增加而增加,当加速电压增加到一定值后,光电流不再增加。这是因为在一定光强下,单位时间内所产生光电子数目一定,而且这些电子在电场作用下已全都跑向阳极A,从而达到饱与。称此时电流为饱与电流Im。由于光电子从阴极表面逸出时具有一定初速度,所以当两极间电压为零时,仍有光电流I存在。若在两极间施加一反向电压,光电流随之减小;当反向电压达到截止电压U0时,光电流为零。由式(1)、式(2)及式(3)可得eU0=hν-W=hν-hν0即U0=(hν-W)/e=h/e(ν-ν0)(4)式(4)表明,截止电压U0是入射光频率ν线性函数,其直线斜率等于h/e。可见,只要用实验方法测量不同频率光截止电压,做出U0-ν图形,从图中求得直线斜率h/e,即可求出普朗克常数h。另外,从直线与坐标轴交点还可求出截止频率ν0。。但实际光电管由于制作工艺等原因,给准确测定截止电压带来一些困难。对测量产生影响主要因素如下。(1