实验报告-光电效应实验.doc

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XX大学物理实验报告
学生XX： 学号： 专业班级：材料124班
实验时间：10时00分 第十一周 星期四 座位号：28
实验名称： 光电效应
二、 实验目的:1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的根本规律；
2、掌握用光电管进展光电效应研究的方法；
3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。
三、实验仪器：
光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪
四、实验原理：
1、光电效应与爱因斯坦方程
用适宜频率的光照射在某些金属外表上时，会有电子从金属外表逸出，这种现象叫做光电效应，从金属外表逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子〞的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为，其中 h=。
按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一局部用来克制金属外表对它的约束，其余的能量那么成为该光电子逸出金属外表后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程：
〔1〕
式中，n为入射光的频率，为电子的质量，u为光电子逸出金属外表的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，1/2mv2为从金属逸出的光电子的最大初动能。
由〔1〕式可见，入射到金属外表的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，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，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。 显然，有 eu0-1/2mv2=0〔2〕代入上式即有
〔3〕
由上式可知，假设光电子能量h+n<W，那么不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是n0=W/h，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而n0也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子的频率
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n成正比，，将〔3〕式改写为

上式说明, 截止电压是入射光频率n的线性函数，如图2，当入射光的频率n=n0时，截止电压，没有光电子逸出。图中的直线的斜率k=h/e是一个正的常数：
〔5〕
由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的U0-n曲线，并求出此曲线的斜率，就可以通过式〔5〕求出普朗克常数。其中是电子的电量。
光电效应的伏安特性曲线
图3是利用光电管进展光