2021年新版实验报告光电效应实验
2021年新版实验报告光电效应实验
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2021年新版实验报告光电效应实验
南昌大学物理试验汇报
学生姓名: 学号: 专业班级: 材料124班
试验时间: 10时00分 第十一周 星期四 座位号: 28
试验名称: 光电效应
二、 试验目:
1、 经过试验深刻了解爱因斯坦光电效应理论, 了解光电效应基础规律;
2、 掌握用光电管进行光电效应研究方法;
3、 学习对光电管伏安特征曲线处理方法, 并用以测定普朗克常数。
三、 试验仪器:
光电效应测试仪、 汞灯及电源、 滤色片、 光阑、 光电管、 测试仪
四、 试验原理:
1、 光电效应与爱因斯坦方程
用适宜频率光照射在一些金属表面上时, 会有电子从金属表面逸出, 这种现象叫做光电效应, 从金属表面逸出电子叫光电子。为了解释光电效应现象, 爱因斯坦提出了“光量子”概念, 认为对于频率为光波, 每个光子能量为, 其中 h=。
根据爱因斯坦理论, 光电效应实质是当光子和电子相碰撞时, 光子把全部能量传输给电子, 电子所取得能量, 一部分用来克服金属表面对它约束, 其它能量则成为该光电子逸出金属表面后动能。爱因斯坦提出了著名光电方程:
（1）
式中, n为入射光频率, 为电子质量, u为光电子逸出金属表面初速度, 为被光线照射金属材料逸出功, 1/2mv2为从金属逸出光电子最大初动能。
由（1）式可见, 入射到金属表面光频率越高, 逸出电子动能肯定也越大, 所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流, 甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极, 直至阳极电位低于某一数值时, 全部光电子都不能抵达阳极, 光电流才为零。这个相对于阴极为负值阳极电位被称为光电效应截止电压。 显然, 有 eu0-1/2mv2=0 （2） 代入上式即有
（3）
由上式可知, 若光电子能量h+n<W, 则不能产生光电子。产生光电效应最低频率是n0=W/h, 通常称为光电效应截止频率。不一样材料有不一样逸出功, 所以n0也不一样。因为光强弱决定于光量子数量, 所以光电流与入射光强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子能量, 所以光电子取得能量与光强无关, 只与光子频率
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n成正比, , 将（3）式改写为
上式表明, 截止电压是入射光频率n线性函数, 如图2, 当入射光频率n=n0时, 截止电压, 没有光电子逸出。图中直线斜率k=h/e是一个正常数:
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