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光电效应测普朗克常数.docx

上传人:guoxiachuanyue007 2022/6/24 文件大小:35 KB

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文档介绍:实验三光电效应测普朗克常数
【试验目的】通过实验了解光的量子性,测量光电管的弱电流特性,找出不同光频率下的截止电压,验证爱因斯坦方程,并由此求出普朗克常数。
【实验仪器】
普朗克常数测定仪,高压***灯,光电管
【注意事项】
必须在了实验三光电效应测普朗克常数
【试验目的】通过实验了解光的量子性,测量光电管的弱电流特性,找出不同光频率下的截止电压,验证爱因斯坦方程,并由此求出普朗克常数。
【实验仪器】
普朗克常数测定仪,高压***灯,光电管
【注意事项】
必须在了解仪器的使用规则后方可进行实验。
滤色片是经精选和精加工的,更换时注意避免污染,使用前应用擦镜纸认真揩擦以保证良好的透光。
更换滤色片时应先将光源出射孔遮盖,实验完毕后应用遮光罩盖住暗盒光窗,以免强光照射阴极缩短光电管寿命。
光源射出的光必须直射光电管的阴极,此时暗盒可作左右及高低调节。为避免光线直射阳极,测试时光窗处宜加卩4〜6毫米的光阑。
测量放大器须充分预热,测量才能准确。接线时先接好地线,后接信号线,注意不能将输出端与地短路,以免烧毁电源
【实验原理】在光的照射下,从金属表面释放电子的现象称为光电效应。光电效应的基本规律可归纳
为:光电流与光强成正比;入射光频率低于某一临界值V0时,不论光的强度如何,都没有光电子产生,称0为截止频率;光电子的动能与光强无关,与入射光频率成正比。
爱因斯坦突破了光的能量连续分布的观念,他认为光是以能量E=hv的光量子的形式
一份一份向外辐射。光电效应中,具有能量hv的一个光子作用
于金属中的一个自由电子,光子能量hv或者被完全电子吸收,或者完全不吸收。电子吸收光子能量hv后,一部分用于逸出功
,剩余部分成为逸出电子的最大动能为^max^一"旳
(1)
此式称为爱因斯坦方程。式中h为普朗克常数,-3J-s。即存在一截止频率,此时吸收的光子能量恰好用于电子逸出功,没有多余的动能。由上式可知,当
hv-旳二0时,则mv'a=0,存在一截止频率Vo,此时吸收的光子能量hv恰好用于电
子逸出功ee,没有多余能量。因而当加<旳时没有光电流,只有入射光的频率v>v0时
才有光电流。由于不同金属的逸出功数值不同,所以有不同的截止频率。当7>v0时,光电子具有较大动能,在阳极不加电压,甚至阳极电位低于阴极电位时,也会有光电子到达阳极,产生为光电流。
本实验采用减速电场法,如图1所示。单色光透过光电管的玻璃口照射到阴极K上,从K发射出的光电子向阳极A运动,在阳极加上相对阴极为负的电压U0,以阻止光电子向阳极运动。随着反射电压U°的增加,到达阳极的电子数减少,光电流减少,当反向电压满足eU=mv2/2
0max■(2)
电压。由(1)和(2)两式得eU0=加—旳
hv
U0▽(3)




—1-2
将没有光电子到达阳极,光电流为零。称U0为截止
将e二加°:e代入(3)式有
U=hve-hve=h(v-v)e
0^00■
4)式表明,对同一种光电阴极材料制成的光电管,其截止电压uo和入射光频率v成线性关系。直线斜率k二h/e。当"时,U0=0,没有光电子逸出。
光电伏安特性)曲线和截止电压
对于不同频率的