文档介绍：光电效应【实验目的】(1) 了解光电效应的规律,加深对光的量子性的认识。(2) 测量普朗克常量 h 。【实验仪器】 ZKY-GD-4 光电效应实验仪, 其组成为: 微电流放大器, 光电管工作电源, 光电管, 滤色片, ***灯。如下图所示。【实验原理】光电效应的实验原理如图 1 所示。入射光照射到光电管阴极 K 上,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, 测量出光电流 I 的大小, 即可得出光电管的伏安特性曲线。光电效应的基本实验事实如下: (1) 对应于某一频率, 光电效应的 I- 关系如图 2 所示。从图中可见, 对一定的频率, 有一电压 U0, 当≦时, 电流为零, 这个相对于阴极的负值的阳极电压 U0, 被称为截止电压。(2) 当≧后,I 迅速增加, 然后趋于饱和, 饱和光电流 IM 的大小与入射光的强度 P 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) 截止电压 U0 与频率的关系如图 4 所示,与成正比。当入射光频率低于某极限值( 随不同金属而异)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, 在开始照射后立即有光电子产生,所经过的时间至多为秒的数量级。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, 频率为的光子具有能量 E=h,h 为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时,一次被金属中的电子全部吸收, 而无需积累能量的时间。电子把这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) 式中, A 为金属的逸出功, 为光电子获得的初始动能。由该式可见, 入射到金属表面的光频率越高, 逸出的电子动能越大, 所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流, 直至阳极电位低于截止电压, 光电流才为零,此时有关系: (2) 阳极电位高于截止电压后,随着阳极电位的升高,阳极对阴极发射的电子的收集作用越强,光电流随之上升;当阳极电压高到一定程度,已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极,再增加时I 不再变化,光电流出现饱和,饱和光电流的大小与入射光的强度 P成正比。光子的能量<A 时,电子不能脱离金属,因而没有光电流产生。产生光电效应的最低频率(截止频率)是=A/h 。将(2) 式代入(1) 式可得: (3) 此式表明截止电压是频率的线性函数,直线斜率 k=h/e ,只要用实验方法得出不同的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数 h。爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应规律。【实验步骤】 1、测试前准备 1) 将实验仪及***灯电源接通(***灯及光电管暗盒遮光盖盖上),预热 20 min 。 2) 调整光电管与***灯距离为约 40cm 并保持不变。 3) 用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端( 后面板上) 连接起来(红—红,蓝—蓝)。 4)将“电流量程”选择开关置于所选档位, 进行测试前调零。调零时应将光电管暗盒电流输出端 K 与实验仪微电流输入端(后面板上)断开,且必须断开连线的