光电效应实验报告.pdf

北京科技大学【2】

大学物理试验报告

光电效应

【试验目标】

（1）懂得光电效应的纪律,加深对光的量子性的熟悉.

h

（2）测量普朗克常量.

【试验仪器】

ZKY-GD-

4光电效应试验仪,其构成为：微电流放大器,光电督工作电源,光电管,滤色片,汞灯.如下图所

示.

【试验道理】

光电效应的试验道理如图1所示.入射光照耀到光电管阴极K上,产生的光电子在电场的

感化下朝阳极A迁徙构成光电流,转变外加电压,测量出光电流I的大小,即可得出光电管的伏

安特征曲线.

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光电效应的根本试验事实如下：

（1）对应于某一频率,光电效应的I-关系如图2所示.从图中可见,对必定的频率,有一

电压U0,当≦时,电流为零,这个相对于阴极的负值的阳极电压U0,被称为截止电压.

(2)当≧后,I敏捷增长,然后趋于饱和,饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比.

(3)对于不同频率的光,其截止电压的值不同,如图3所示.

(4)截止电压U0与频率的关系如图4所示,与成正比.当入射光频率低于某极限值（随不

同金属而异）时,不论光的强度若何,照耀时光多长,都没有光电流产生.

(5)光电效应是瞬时效应.即使入射光的强度异常微弱,只要频率大于,在开端照耀后立

刻有光电子产生,所经由的时光至多为秒的数目级.

按照爱因斯坦的光量子理论,光能并不像电磁波理论所想象的那样,散布在波阵面上,而

是分散在被称之为光子的微粒上,但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念,频率为的

光子具有能量E=h,h为普朗克常数.当光子照耀到金属表面上时,一次被金属中的电子全体

接收,而无需积聚能量的时光.电子把这能量的一部分用来战胜金属表面临它的吸引力,余下

的就变为电子分开金属表面后的动能,按照能量守恒道理,爱因斯坦提出了有名的光电效应

方程：

（1）

式中,A为金属的逸出功,为光电子获得的初始动能.

由该式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以即使阳极电位比

阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流,直至阳极电位低于截止电压,光电流才为零,

此时有关系：

（2）

阳极电位高于截止电压后,跟着阳极电位的升高,阳极对阴极发射的电子的

收集感化越强,光电流随之上升;当阳极电压高到必定程度,已把阴极发射的光电

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子几乎全收集到阳极,再增长时I不再变化,光电流消失饱和,饱和光电流的大小

与入射光的强度P成正比.

光子的能量A时,电子不能离开金属,因而没有光电流产生.产生光电效应的

最低频率（截止频率）是=A/h.

将(2)式代入(1)式可得：

（3）

此式表明截止电压是频率的线性函数,直线斜率k=h/e,只要用试验办法得

出不同的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数h.

爱因斯坦的光量子理论成功地说清楚明了光电效应纪律.

【试验步骤】

1、测试前预备

1）将试验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗盒遮光盖盖上）,预热20min.

2）调剂光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变.

3）用专用衔接线将光电管暗箱电压输入端与试验仪电压输出端（后面板上）衔接起

来

（红—红,蓝—蓝）.

4）将“电流量程”选择开关置于所选档位,进行测试前调零.调零时应将光电管暗盒电

流输出端K与试验仪微电流输入端（后面板上）断开,且必须