文档介绍：光电效应华东理工大学物理实验中心 Albert Einstein 1879-1955 1921 年诺贝尔物理学奖?赫兹在研究紫外线对火花放电的影响时发现了光电效应。后来勒纳德等人制作了二极管研究了这一现象。当时无法用经典理论解释。? 1900 年,普朗克( Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858 — 1947 )提出量子假设。? 1905 年,爱因斯坦提出光量子概念,解释了光电效应现象。一、实验历史背景及意义在物理学史上,光电效应现象的发现,对光的本性—波粒二象性的认识,具有极为重要的意义,它给量子论以直观、明确的证明。光电效应示意图三、实验原理光电效应:电子从受辐射作用的材料中释放出来的过程,叫做光电效应;发射出来的电子叫做光电子。光电效应?外光电效应——光作用下金属表面逸出电子,? ex: 光电倍增管?内光电效应——?光电导效应:半导体材料在光照下,电子受能量大于?电子禁带宽度的光子作用激发导带,增?加电导率的现象? ex: 光敏电阻?光生伏打效应:半导体材料在 pn 结处形成内建电场, ?光照下,激发子在内建电场作用下形?成电动势的现象。? ex: 太阳能电池、硅光电池【实验事实】?(1) 饱和光电流: ?饱和光电流强度与入射光强度成正比。?(2) 每个光电子的初动能随入射?光频率提高而增大,与入射光强无关; ?(3) 存在截止频率:对某一种金属来说,只有当入射光的频率大于某一频率时,电子才能从金属表面逸出,电路中才有光电流,这个频率叫做截止频率.?(4) 光电效应是瞬时效应。 22 1 mvU a31 2U II h0? aU0?截止频率爱因斯坦光电方程?爱因斯坦认为光束可以看成是由微粒构成的粒子?流,这些粒子流叫做光量子(光子)。?一个频率为的光子具有能量?阴极金属材料的逸出功为?阴极表面电子吸收光子的能量,当> ?电子逸出,并具有初动能? Ah mv??? 22 1?hA?h A 22 1 mv 窗口阴极阳极?????? V G 光束????????????????????光电子实验电路图反向开关遏止电压?对光电管加反向电压,该电压减弱了逸出光电子向阳极 A的运动,如反向电压逐渐增大到某值 Ua ,则光电子无法到达阳极 A, 光电流为零,而反向电压的电场力对光电子作功为 eUa 。有 Ah mv eU a???? 22 1遏止电压窗口阴极阳极?????? V G 光束????????????????????光电子误差分析?实测曲线?理论曲线?阳极电流: A极难免粘上阴极材料,受光照后也要发射少量光电子,构成反向电流。?漏电流:爱因斯坦方程在绝对零度下严格成立。常温下,电极要发射少量热电子, 加上管壳和管座的漏电构成暗电流。理论曲线实测曲线漏电流抬头电压实验内容? 1. 测量光电管的伏安特性曲线: ?入射光的波长分别为、、。?(电压: - 3V ~+ 30V ,在- 2V ~ 0V 多测几个点) ? 2. 测量入射光的“抬头电压”: ?波长分别为、、、、。?(电压: - 3V ~ 0V ) ? 3. 观测入射光强与饱和电流的关系。?入射光为 ,测量光强为 100 %、 75 %、 50 %、 25 %时的饱和光电流。?(电压: 15V ~ 30V ) ?