文档介绍：光电效应
一、实验目的
通过光电管I-U特性曲线的测定，熟悉光电效应的规律。
2・了解光的量子性，测定金属红线的频率。
验证爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量。
二、实验原理
1、光电效应的实验规律
1887年赫兹发现，当一光电效应
一、实验目的
通过光电管I-U特性曲线的测定，熟悉光电效应的规律。
2・了解光的量子性，测定金属红线的频率。
验证爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量。
二、实验原理
1、光电效应的实验规律
1887年赫兹发现，当一束光照射在金属表面上时，会有电子从金属表面逸 出，这一现象称为光电效应，释放出的电子称为光电子。研究光电效应的实验 装置如图1所示，光电管中K为涂有感光金属层的阴极，A为阳极。
图1
三、实验发现
（1） 当入射光频率保持不变时，饱和光电流\与入射光强P成正比（见图2）。
（2） 引起光电效应的时间极短（不超过10 9秒），一经照射立即有光电子产生。
（3） 光电子的初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关（见图3）。
(4)存在一个阈频率匕，称为金属的红限，当入射光频率低于匕时，无论入射
光有多强，都没有电子逸出(见图4)。
图4
2、爱因斯坦的光子论及对光电效应的解释
爱因斯坦认为光是一粒一粒以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子或光量 子，其能量为s = hv，光的强弱决定于光子的多少，因而光电流正比于入射光的 强度，当金属中的电子吸收光子的能量hv克服金属表面的逸出功A逸出表面时，
光电子的最大初动能为mV2/2，三者关系为：
hv =1 mV 2 + A
2
此式称为爱因斯坦光电效应方程，式中mV 2/2 = eU°, U°为反向截止电压, 令A =
hv。，上式可变为：
U 0 = - (v - v 0)
这表明截止电压随入射光频率作线形变化，如图4所示，该直线在v轴上的 截距为金属的红限v。，入射光的频率只有高于v 0才有光电子产生。直线在U。轴
上的截距为-气，A = e气，气为阴极逸出电压，直线的频率为h/e，据此可求 出普朗克常量的数值。
三、试验仪器用具
本实验采用GD--1型光电效应测试仪，其结构原理如图5所示主要部件及 技术条件简要介绍如下：
：光电管开有石英侧窗式光窗口，光谱范围为 ~，最大工作电压为100¥。当工作电压为30v时光照灵敏度为87
M A/Lm， 10 -ii A。为避免杂散光和外界电磁场对若光电信号的干 扰，光电管放在合金铸铝的暗盒中，暗盒窗口的光阑孔径为.=16mm，可放置 尊=36mm的滤色片和中性减光片，并能升降调节。
--1型光源：灯管为GGQ — 50WHg高压***灯，光谱范围为
~，可用谱线及相对强度见表1：
表1
波^Cnm)
相对强度
500
300
500
2000
200
滤色片和中性减光片：本仪器配有外径解=36mm宽带通型有色玻璃组 合滤色片五块(其型号、选用波长和通透率见表2)。外径p =36mm中性减光片 3块，减光率分别为75%、50%、25%。
表2
滤色