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光电效应实验.docx

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文档介绍

文档介绍:1南京浪博科教仪器研究所025-86200631/86200632/******@
第1章仪器介绍
LB-PH3A光电效应(普朗克常数)实验仪由***灯及电源、光阑与滤色片、光电管、测试仪(含光时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电流产生。
光电效应时瞬时效应。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10-9秒的数量级。
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图3图4
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图6
图5
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经典电磁理论认为,电子从波阵面上连续地获得能量,获得的能量的大小应与光的强度有关。因此对于任何频率,只要有足够的光强度和足够的照射时间,总会发生光电效应,而实验事实与此是直接矛盾的。
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U的光子具有能量£=ho,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:
ho=—mv2+A(1)
2
式中,A为金属的逸出功,2mv2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:
1
eU=—mv2(2)
02
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增强,光电流I随之上升,当阳极电压高到一定程度,把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极,再增加UAK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
AKM
成正比。
光子的能量ho<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
A
低频率(截止频率)是o=。
0h
3)
将(2)式代入(1)式可得:
eU0=ho-A
只要用实验方法得出在不同频率光照下对应的截止电压,求出直线斜率,就可以算出普朗克常数h。
爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应规律。
第3章实验内容及步骤
一、测试前准备将测试仪及***灯电源接通,预热20分钟。
把***灯及光电管暗箱遮光盖盖上,将***灯暗箱光输出口对准光电管暗箱光输入口,调整光电管于***灯距离约30cm处并保持不变。
9南京浪博科教仪器研究所025-86200631/86200632/******@
用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出端(后面板上)连接起来(红-红,黑-黑)。
仪器在充分预热后,进行测试前调零:先将电器箱与光电管断开,在无光电管电流输入的情况下,将“电流量程”选择开关置于10-13档,进行测量档调零,旋转“电流调零”旋钮使电流指示为0。
用高频匹配电缆将光电管暗箱电流输出端K与测试仪微电流输入端(后面板上)连接起来。
另:购买多台的客户应注意,在仪器的连接过程中,因为***灯功率较大,请尽量避免将4台以上的仪器连接在一个插座上,否则容易出现开机若干时间后***灯自熄现象,实验室最好是配备有空调专用插座。
(注:在进行测量时,各表头数值请在完全稳定后记录,如此可减小读数误差。)
二、测光电管的伏安特性曲线
将“电压量程”按键置于I(+2V)档;将“电流量程”选择开关置于10-13档。
,调光阑到2mm档。
从低到高调节电压,记录电流从非零到零点所对应的电压值作为表一数据的前面部分
(精细),以后电压每变化一定值(可调节“电压量程”档到II(+20V)档)记录相应的电流值到表一数据的后面部分(在做此步骤时“电流量程”选择开关应置于10-11档)。
在U为20V时,将“电流量程”选择开关置于10-11档,记录光阑分别为4mm,8mm,
AK
10mm,12mm时