文档介绍：实验原理
光电效应
当一定频率的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。所产生的电子，称为光电子。光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。当金属中的电子吸收一个频率为的光子时，便获得这光子的全部能量，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W，电子就会从金属中逸出。按照能量守恒原理有：
hν=12mvm2+W （1）
上式称为爱因斯坦方程，其中和是光电子的质量和最大速度，12mvm2是光电子逸出表面后所具有的最大动能。它说明光子能量小于W时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率0=W/，称为光电效应的极限频率（又称红限）。不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。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
eU0-12mv2=0 （2）
代入（1）式，即有
hν=eU0+W （3）
由上式可知，若光电子能量 hν＜W，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 ν0=Wh，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ν0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 ν的频率成正比，，将（3）式改写为
U0=hνe-We=he(ν-ν0) （4）
上式表明，截止电压 U0是入射光频率 ν的线性函数，如图2，当入射光的频率 ν=v0时，截止电压U0=0，没有光电子逸出。图中的直线的斜率k=he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-ν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 h。其中e=×10-19C是电子的电量。
图2 U0-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ν、强度为P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UAK，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 UAK的增加，到达阳极的光电子将逐渐增多。当正向电压 UAK增加到 Um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。
图3 光电效应原理图
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。
图