光電效應實驗報告概要(已修改)
2025-08-15 00:38 本頁面
【正文】 光電效應實驗報告姓名：付劍飛；學號：12020012010；班級：12光科摘 要 1887年，赫茲在研究電磁輻射時意外發(fā)現(xiàn)，光照射金屬表面時，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，多溢出的電子稱為光電子。由此光電子的定向運動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得出愛因斯坦光電效應方程并由此獲得諾貝爾獎，可見光電效應的重要性。本次實驗便是這這樣的理論基礎上開展的測量有關光電管的UI曲線和截止頻率等的工作。關鍵詞 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 光電效應和光量子理論在物理學的發(fā)展史上具有劃時代的意義，量子論是近代物理的理論基礎之一。而光電效應則可以給量子論以直觀鮮明的物理圖像。本實驗利用“減速電勢法”測量光電子的動能，從而驗證愛因斯坦方程，并測得普朗克常數(shù)。通過實驗有助于理解量子理論。【實驗目的】通過實驗了解光的量子性；測量光電管的弱電流特性，找出不同光頻率下的截止電壓；驗證愛因斯坦方程，并由此求出普朗克常數(shù)?！緝x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?！緦嶒炘怼恳弧⒐怆娦c愛因斯坦方程用合適頻率的光照射在某些金屬表面上時，會有電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應，從金屬表面逸出的電子叫光電子。為了解釋光電效應現(xiàn)象，愛因斯坦提出了“光量子”的概念，認為對于頻率為 的光波，每個光子的能量為式中， 為普朗克常數(shù)，它的公認值是 = 。按照愛因斯坦的理論，光電效應的實質是當光子和電子相碰撞時，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，逸出的電子動能必然也越大，所以即使陰極不加電壓也會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也會有光電子落到陽極，直至陽極電位低于某一數(shù)值時，所有光電子都不能到達陽極，光電流才為零。這個相對于陰極為負值的陽極電位被稱為光電效應的截止電壓。 顯然，有 （2）代入（1）式，即有 （3）由上式可知，若光電子能量，則不能產生光電子。產生光電效應的最低頻率是，通常稱為光電效應的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的強弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強度成正比。又因為一個電子只能吸收一個光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強無關，只與光子的頻率成正比，將（3）式改寫為160
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