光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告概要(文件)
【正文】 887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。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?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹客ㄟ^實(shí)驗(yàn)了解光的量子性；測(cè)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)。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 = 。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。 顯然，有產(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。 （4）上式表明，截止電壓是入射光頻率的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻率時(shí)，截止電壓，沒有光電子逸出。其中 是電子的電量。當(dāng)正向電壓 增加到時(shí)，光電流達(dá)到最大，不再增加，此時(shí)即稱為飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的光電流即稱為飽和光電流。（2）陽極電流。(1)連接儀器；接好電源，打開電源開關(guān)，充分預(yù)熱（不少于20分鐘）。 二、測(cè)量?jī)?nèi)容（1） 測(cè)量光電管的暗電流和本底電流 用遮光罩蓋住光電管暗盒的光窗，將電壓選擇按鍵開關(guān)置于–2～＋2V檔，將“電流量程”選擇開關(guān)置于 A檔。作出暗電流的IU特性曲線并給出結(jié)論。注意：每測(cè)完一個(gè)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)都需要再次調(diào)零。 B,在同一波長(zhǎng)同一光闌的情況下，分別測(cè)距離為300mm、400mm時(shí)的IU值。由圖可以看出，暗電流很小，*10^13A附近,通過excel可獲得它的線性擬合曲線，y=+。所以我們后面將不在分析暗電流的影響。圖 2圖33，根據(jù)不同波長(zhǎng)的截止電壓求普朗克常量h值如圖4所示，用excel做出Uav的散點(diǎn)圖并進(jìn)行線性擬合，先從兩條曲線大致重合和R值很接近1可以看出，數(shù)據(jù)測(cè)得準(zhǔn)確，符合度很高。圖 44，驗(yàn)證電流與光強(qiáng)的關(guān)系，并得出結(jié)論如圖5所示，當(dāng)波長(zhǎng)和距離一定時(shí)，改變光闌直徑的大小，顯然，光闌直徑越小，光電流越小，而且并不是線性的減小。如圖6所示，當(dāng)波長(zhǎng)和光闌直徑一定時(shí)，改變距離的大小，顯然，距離越小，光電流越大，距離越小，光強(qiáng)也越大，可以得出結(jié)論，光強(qiáng)越大，光電流越大。而其主要誤差也就是在這一測(cè)量過程中產(chǎn)生的。最后，對(duì)于6中反向電壓的影響，查閱有關(guān)資料知：光電管在制造的過程中，很難保證陽極不被陰極材料所污染(即陰極表面的低逸出功材料濺射到陽極上）。而對(duì)此我們可通過切斷陰極反射過來的散射光與陽極間的聯(lián)系從而避免反向電流的影響。1968年Teich 和Wolga用GaAs激光器發(fā)射的hn==，發(fā)現(xiàn)光電流與光強(qiáng)的平方成正比。人們推斷，n光子的光電發(fā)射過程的光電流似乎應(yīng)與光強(qiáng)的n次方成正比。c. 在實(shí)驗(yàn)過程中，更換濾色片本身就比較麻煩，而且要記得蓋住汞燈出光孔，這就是給實(shí)驗(yàn)帶來很多不確定的影響因素。切勿讓電壓
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