文档介绍：综合、设计性实验报告
学校湘潭大学
院系化学学院
学号 2015600923
姓名周扬眉
时间 2016年5月31日
成绩_________
实验题目
光电效应测普朗克常数
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,了解光电效应的基本规律;
2、掌握用光电管进行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、仪器用具
ZKY—GD—3光电效应测试仪、***灯及电源、滤色片(五个)、光阑(两个)、光电管、测试仪
四、实验原理
1、光电效应与爱因斯坦方程
用合适频率的光照射在某些金属表面上时,会有电子从金属表面逸出,这种现象叫做光电效应,从金属表面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
式中, 为普朗克常数,它的公认值是= 。
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,一部分用来克服金属表面对它的约束,其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程:
                  (1)
式中,为入射光的频率,为电子的质量,为光电子逸出金属表面的初速度, 为被光线照射的金属材料的逸出功,为从金属逸出的光电子的最大初动能。
由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,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
                      (2)
代入(1)式,即有
                       (3)
由上式可知,若光电子能量,则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是,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,只与光子的频率成正比,,将(3)式改写为
                  (4)
上式表明,截止电压是入射光频率的线性函数,如图2,当入射光的频率时,截止电压,没有光电子逸出。图中的直线的斜率是一个正的常数:
                           (5)
由此可见,只要用实验方法作出不同频率下的曲线,并求出此曲线的斜率,就可以通过式(5)求出普朗克常数。其中是电子的电量。
U0-v 直线
2、光电效应的伏安特性曲线
下图是利用光电管进行光电效应实验的原理图。频率为、强度为的光线照射到光电管阴极上,即有光电子从阴极逸出。如在阴极K和阳极A之间加正向电压,它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用,随着电压的增加,到达阳极的光电子将逐渐增多。当正向电压增加到时,光电流达到最大,不再增加,此时即称为饱和状态,对应的光电流即称为饱和光电流。
光电效应原理图
由于光电子从阴极表面逸出时具有一定的初速度,所以