光電效應(yīng)實驗許第1頁/共18頁在物理學(xué)史上，光電效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對光的本性—波粒二象性的認識，具有極為重要的意義，它給量子論以直觀、明確的證明。1887年，赫茲在研究紫外線對火花放電的影響時發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。后來勒納德等人制作了二極管研究了這一現(xiàn)象。當(dāng)時無法用經(jīng)典理論解釋。1900年，普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858—1947）提出量子假設(shè)。1905年，愛因斯坦提出光量子概念，解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象。

實驗歷史背景及意義

第2頁/共18頁思考與討論的問題什么是截止頻率、遏制電勢差？實驗中如何確定遏制電勢差值？如何根據(jù)光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)？第3頁/共18頁光電效應(yīng)示意圖實驗原理光電效應(yīng)：電子從受輻射作用的材料中釋放出來的過程，叫做光電效應(yīng)；發(fā)射出來的電子叫做光電子。第4頁/共18頁光電效應(yīng)外光電效應(yīng):是指物質(zhì)吸收光子并激發(fā)出自由電子的行為。

ex:光電倍增管內(nèi)光電效應(yīng):光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體材料在光照下，電子受能量大于電子禁帶寬度的光子作用激發(fā)導(dǎo)帶，增加電導(dǎo)率的現(xiàn)象。

ex:光敏電阻光生伏特效應(yīng)：半導(dǎo)體材料在pn結(jié)處形成內(nèi)建電場，光照下，激發(fā)電子在內(nèi)建電場作用下形成電動勢的現(xiàn)象。

ex:太陽能電池第5頁/共18頁實驗規(guī)律(1)飽和光電流：飽和光電流強度與入射光強度成正比。(2)每個光電子的初動能隨入射光頻率提高而增大，與入射光強無關(guān)；(3)存在截止頻率：對某一種金屬來說，只有當(dāng)入射光的頻率大于某一頻率時，電子才能從金屬表面逸出，電路中才有光電流，這個頻率叫做截止頻率。(4)光電效應(yīng)是瞬時效應(yīng)。Ua312UIIh0紅限頻率第6頁/共18頁愛因斯坦光電方程

愛因斯坦認為光束可以看成是由微粒構(gòu)成的 粒子流，這些粒子流叫做光量子（光子）。一個頻率為的光子具有能量陰極金屬材料的逸出功為陰極表面電子吸收光子的能量，當(dāng)＞電子逸出，并具有初動能

第7頁/共18頁對光電管加反向電壓，該電壓減弱了逸出光電子向陽極A的運動，如反向電壓逐漸增大到某值Ua，則光電子無法到達陽極A，光電流為零，而反向電壓的電場力對光電子作功為eUa。遏止電壓光電子實驗電路圖反向開關(guān)陽極陰極光束窗口第8頁/共18頁實驗儀器第9頁/共18頁第10頁/共18頁第11頁/共18頁第12頁/共18頁誤差分析實測曲線理論曲線陽極電流：A極難免粘上陰極材料，受光照后也要發(fā)射少量光電子，構(gòu)成反向電流。漏電流：愛因斯坦方程在絕對零度下嚴格成立。常溫下，電極會發(fā)射少量熱電子，加上管殼和管座的漏電構(gòu)成暗電流。理論曲線實測曲線漏電流抬頭電壓第13頁/共18頁

實驗內(nèi)容

1.測量光電管的伏安特性曲線：電壓：－3V～＋30V，在－2V～0V多測幾個點波長：365.0nm,404.7nm,435.8nm,546.1nm,577.0nm

2.觀測入射光強與飽和電流的關(guān)系。入射光為577.0nm，測量光強為100％、75％、50％、25％時的飽和光電流。（電壓：15V～30V）

第14頁/共18頁數(shù)據(jù)處理

1.使用origin繪出365.0nm、435.8nm和577.0nm光的I～U伏安特性曲線。

2.用圖解法計算普朗克常數(shù)h，并計算與公認值的百分誤差。公認值h＝6.626076×10－34J·s。

3.用圖解法計算截止頻率。第15頁/共18頁數(shù)據(jù)處理Ua~ν關(guān)系曲線第16頁/共18頁注意事項

1.充分理解儀器使用要求和操作順序。不要隨意拆卸電纜和導(dǎo)線，保證接觸良好。

2.不要讓光源的出射光直接入射光電管，保