大学物理实验光电效应.ppt

光电效应 爱因斯坦光子假说 表面上看起来连续的光波是量子化的。单色光由大量不连续的光子组成。 实验步骤 误差 只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。光电流的大小要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值就是饱和电流。 Us的确定 Us曲线的拟合 * * 实验仪器 高压汞灯，滤色片，光电管及光电管暗盒， MCPH20型光电效应试验仪 仪器的连接 1.如88页图3.13-4连接电路 2.将高压汞灯出光口的高度调节和光电管暗盒入光口等高 3.高压汞灯距离光电管暗盒30~35cm对齐放好，不要再动 实验目的 1.了解光电效应的基本规律，加深对光的量子性的理解。 2.验证爱因斯坦光电方程，测量普朗克常数。 何为光电效应…… 当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被物体所吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使这些电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应。 若单色光频率为 ，那么每个光子的能量为 光电效应的机理 当光照射到金属表面时，被原子束缚的某个电子全部吸收一个光子的能量 ，这个能量的一部分消耗在从金属表面逸出时克服金属内正电荷的吸引做的功（逸出功），一部分成为电子刚逸出金属表面时的最大初动能。逸出功与金属的种类有关，若以 表示，则爱因斯坦方程为 s W 普朗克常量h是一个重要的物理常量。凡是涉及到h的物理现象都是量子现象。 若 则没有光电子逸出 即光电效应存在一截止频率 只有当 时才逸出光电子 光电效应基本规律 2.饱和光电流与光强成正比 3.光电子的动能与光强无关，但与入射光的频率成正比 4.光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子 1.光电效应存在一个阈频率(截止频率)，当入射光的频率 低于某一阈值 时，不论光强如何，都没有光电子产生 光电效应的重要意义 光子概念的提出，揭示出光具有波粒二象性，使人们对光的本性认识有了一个新的飞跃，对物理学的发展，特别是量子理论的建立，具有重要的意义。 光电效应作为信号转换的一种重要方式，已制成光电管、光电倍增管等器中，广泛地应用在工农业生产、科教文卫和国防建设众多领域中。 实验原理 反向 光电流 将 代入 得到 通过实验中测量不同频率下的 ，作出 曲线 如果是一条直线，就从实验上验证了爱因斯坦方程 Why 由直线的斜率 可以求出普朗克常量h 1.仪器调零 2.选择好某一波长的入射光，自动或手动方法测量I随U变化的数据，并记录（前三次自动，第四次手动） 3.更换滤色片，选择其它波长，重复第2项的实验内容 实验后期数据处理 2.四个截止电压 和分别对应的入射光频率 做 曲线（坐标纸描点作图） 3.用作图法或最小二乘法求斜率b 4.然后计算普朗克常数h、逸出功 和截止频率 1.做各波长的I~U曲线（记录数据电脑作图），用反向电流趋向饱和的拐点电位作为该波长的光对应的截止电压 (拐点电位的确定) 回答问题：思考题1 2.25 1.95 1.35 1.15 8.22 7.41 6.88 5.49 饱和光电流 拐点 拐点 ——最小二乘法