光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告概要(已修改)
2024-08-20 00:38 本頁面
【正文】 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：付劍飛；學(xué)號(hào)：12020012010；班級(jí)：12光科摘 要 1887年，赫茲在研究電磁輻射時(shí)意外發(fā)現(xiàn)，光照射金屬表面時(shí)，在一定條件下，有電子從金屬的表面溢出，這種現(xiàn)象被稱作光電效應(yīng)，多溢出的電子稱為光電子。由此光電子的定向運(yùn)動(dòng)形成的電流稱為光電流。1905年愛因斯坦用光量子理論圓滿解釋了光電效應(yīng)得出愛因斯坦光電效應(yīng)方程并由此獲得諾貝爾獎(jiǎng)，可見光電效應(yīng)的重要性。本次實(shí)驗(yàn)便是這這樣的理論基礎(chǔ)上開展的測量有關(guān)光電管的UI曲線和截止頻率等的工作。關(guān)鍵詞 光電子；截止頻率；光電流；普朗克常數(shù)；截止電壓；愛因斯坦方程引言 光電效應(yīng)和光量子理論在物理學(xué)的發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義，量子論是近代物理的理論基礎(chǔ)之一。而光電效應(yīng)則可以給量子論以直觀鮮明的物理圖像。本實(shí)驗(yàn)利用“減速電勢(shì)法”測量光電子的動(dòng)能，從而驗(yàn)證愛因斯坦方程，并測得普朗克常數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)有助于理解量子理論。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹客ㄟ^實(shí)驗(yàn)了解光的量子性；測量光電管的弱電流特性，找出不同光頻率下的截止電壓；驗(yàn)證愛因斯坦方程，并由此求出普朗克常數(shù)。【儀器用具】 ZKYGD3普朗克常數(shù)測試儀。本儀器主要由光源，濾色片（5片）和光闌（3片，直徑分別是2mm,4mm,8mm），光電管，微電流測量儀四部分組成?！緦?shí)驗(yàn)原理】一、光電效應(yīng)與愛因斯坦方程用合適頻率的光照射在某些金屬表面上時(shí)，會(huì)有電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，從金屬表面逸出的電子叫光電子。為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出了“光量子”的概念，認(rèn)為對(duì)于頻率為 的光波，每個(gè)光子的能量為式中， 為普朗克常數(shù)，它的公認(rèn)值是 = 。按照愛因斯坦的理論，光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是當(dāng)光子和電子相碰撞時(shí)，光子把全部能量傳遞給電子，電子所獲得的能量，一部分用來克服金屬表面對(duì)它的約束，其余的能量則成為該光電子逸出金屬表面后的動(dòng)能。愛因斯坦提出了著名的光電方程： （1）式中，為入射光的頻率，為電子的質(zhì)量，為光電子逸出金屬表面的初速度， 為被光線照射的金屬材料的逸出功，為從金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能。由（1）式可見，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必然也越大，所以即使陰極不加電壓也會(huì)有光電子落入陽極而形成光電流，甚至陽極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽極，直至陽極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽極，光電流才為零。這個(gè)相對(duì)于陰極為負(fù)值的陽極電位被稱為光電效應(yīng)的截止電壓。 顯然，有 （2）代入（1）式，即有 （3）由上式可知，若光電子能量，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是，通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的強(qiáng)弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又因?yàn)橐粋€(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強(qiáng)無關(guān)，只與光子的頻率成正比，將（3）式改寫為160
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