实验报告 光电效应实验.docx

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南昌大学物理实验报告
学生姓名： 学号： 专业班级：材料 124 班
实验时间： 10 时 00 分 第十一周 星期四 座位号： 28
一、 实验名称： 光电效应
二、 实验目的 :
1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；
2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；
3、学****对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。
三、实验仪器：
光电效应测试仪、***灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪
四、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 E h
，其 中
h
10
34 J
s
为普朗克常数。
=
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：
h
1 m 2 W
（ 1）
2
式中， 为入射光的频率， m 为电子的质量，
为光电子逸出金属表面的初速度，
W 为被
光线照射的金属材料的逸出功， 1/2 mv2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U0被称为光电效应的截止电压。
显然，有 eu 0-1/2mv 2=0 （2） 代入上式即有
h eU0 W （3）
由上式可知，若光电子能量 h+ W，则不能产生光电子。 产生光电效应的最低频率是 0=W/h，
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 0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
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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
U 0
h
W
h (
0 )
e
e
e
上式表明 ,
截止电压 U 0 是入射光频率 的线性函数，如图 2，当入射光的频率
= 0时，
截止电压 U 0
0 ，没有光电子逸出。图中的直线的斜率
k=h/e 是一个正的常数：
h ek
（5）
由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的
U0 -