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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
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,了解光电效应的根本规律;
2、掌握用光电管进展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
用适宜频率的光照射在某些金属外表上时,会有电子从金属外表逸出,这种现象叫做光电效应,从金属外表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,其中 h=。
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,一局部用来克制金属外表对它的约束,其余的能量那么成为该光电子逸出金属外表后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程:
〔1〕
式中,n为入射光的频率,为电子的质量,u为光电子逸出金属外表的初速度,为被光线照射的金属材料的逸出功,1/2mv2为从金属逸出的光电子的最大初动能。
由〔1〕式可见,入射到金属外表的光频率越高,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被称为光电效应的截止电压。 显然,有 eu0-1/2mv2=0 〔2〕 代入上式即有
〔3〕
由上式可知,假设光电子能量h+n<W,那么不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是n0=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n0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,只与光子的频率
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