文档介绍:光电效应测普朗克常量
篇一:光电效应法测普朗克常量(已批阅)
试验题目:光电效应法测普朗克常量
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级 学号 姓名日期
试验目的:了解光电效应的根本规律,并用光电效应的方法测量普朗克的光照耀在某些金属外表上时,会有电子从金属外表逸出,这种现象叫做光电效应,从金属外表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
=
。
根据爱因斯坦的理论,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,一局部用来克制金属外表对它的约束,其余的能量则成为该光电子逸出金属外表后的动能。爱因斯坦提出了闻名的光电方程:
(1)
式中,?为入射光的频率,m为电子的质量,v为光电子逸出金属外表的初
速度,
1mv2
为被光线照耀的金属材料的逸出功,2为从金属逸出的光电子的
最大初动能。
由(1)式可见,入射到金属外表的光频率越高,逸出的电子动能必定也越大,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,全部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U0被称为光电效应的截止电压。 明显,有
(2)
代入(1)式,即有
(3)
由上式可知,若光电子能量h??W,则不能产生光电子。产生光电效应的最
低频率是
?0?
W
h,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?0也不同。由于光的强弱打算于光量子的数量,所以光电流与入射光的强度成正比。又由于一个电子只能汲取一个光子的能量,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)
上式说明,截止电压U0是入射光频率?的线性函数,如图2,当入射光的频率???0时,截止电压U0?0,没有光电子逸出。图中的直线的斜率个正的常数:
(5)
由此可见,只要用试验方法作出不同频率下的
k?
h
e是一
U0??
曲线,并求出此曲线的
是电子的电
斜率,就可以通过式(5)求出普朗克常数h。其中
量。
U0-v 直线
2、光电效应的伏安特性曲线
下列图是利用光电管进展光电效应试验的原理图。频率为 、强度为
的光线
照耀到光电管阴极上,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UAK,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UAK的增加,到达阳极的光电子将渐渐增多。当正向电压
增
加到Um时,光电流到达最大,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
由于光电子从阴极外表逸出时具有肯定的初速度,所以当两极间电位差为零时,仍有光电流I存在,若在两极间施加一反向电压,光电流随之削减;当反向
电压到达截止电压时,光电流为零。
爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极,且阳极很小的抱负状态下导出的。实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小,所以试验中存在着如下问题:
(1)暗电流和本底电流存在,可利用此,测出截止电压(补偿法)。
(2)阳极电流。制作光电管阴极时,阳极上也会被溅射有阴极材料,所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上,阳极上也有光电子放射,就形成阳极电流。由于它们的存在,使得I~U曲线较理论曲线下移,如下列图所示。
伏安特性曲线
五、 试验步骤