文档介绍：实验十五光电效应和普朗克常数的测定

【实验目的】
1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
2．测量普朗克常数 h。
【实验原理】
光电效应的实验原理如图 1 所示。当入射光照射到光电管
阴极 K 上时，产生的光电子在电场的作用下向阳极 A 迁移构成
光电流，改变外加电压 U AK，测量光电流 I 的大小，即可得出光
电管的伏安特性曲线。
1．光电效应的基本特点：
（1）对应于某一频率光的光电效应，I—UAK 关系如图 2 所
图 l 实验原理图
示。可见，对一定的频率，存在一电压 U 0，当 U AK≤U0 时，电流为零，U0 被称为截止电
压，它与阴极材料的构成有关。
（2）当 U AK≥U0 后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流 I M 的大小与入射光的强度 P
图 2 同一频率，不同光强时图 3 不同频率时光电管的伏图 4 截止电压 U 与入射光频
光电管的伏安特性曲线安特性曲线率ν的关系图
成正比。
（3）对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图 3 所示。
（4）作截止电压 U 0 与频率 ν 的关系图如图 4 所示。U 0 与 ν 成正比关系。但当入射光频率低
于某极限值 ν 0 (不同金属有不同的 ν 0 值)时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没
有光电流产生。
（5）光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于 ν 0，一旦光照射靶
上立即就有光电子产生。从光照射到光电子产生的间隔至多为 10 -9 秒的数量级。
2．光电效应的基本解释
按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面上，而
是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率(或波长)的概念，频率为 ν 的光子
具有能量 E=hν，h 为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次为金属中的某个电子全部
吸收，而无需积累能量的时间。电子把吸收光子的能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引
力，余下的就变为该电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的
光电效应方程：
1
h  m 2  A