实验报告-光电效应实验.docx

南昌大学物理实验报告
学生：
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，了解光电效应的基本规律；
2、掌握用出。图中的直线的斜率k=h/e是一个正的常数：
hek〔5〕
由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的U0-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h。。
光电效应的伏安特性曲线
图3是利用光电管进行光电效应实验的原理图。频率为、强度为P的光线照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出。如在阴极K和阳极A之间加正向电压Uak，它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用，随着电压Uak的增加，到达
阳极的光电子将逐渐增多。当正向电压Uak增加到Um时，光电流到达最大，不再增加，此时即称为饱和状态，对应的光电流即称为饱和光电流。
由于光电子从阴极外表逸出时具有一定的初速度，所以当两极间电位差为零时，仍有光电流I存在，假设在两极间施加一反向电压，光电流随之减少；当反向电压到达截止电压时，光电流为零。
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图4入射光频率不同的I—U曲线
图4入射光频率不同的I—U曲线
图5入射光强度不同的I—U曲线
爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极，且阳极很小的理想状态下导出的。实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小，所以实验中存在着如下问题：
暗电流和本底电流。当光电管阴极没有受到光线照射时也会产生电子流，称为暗电
流。它是由电子的热运动和光电管管壳漏电等原因造成的。室内各种漫反射光射入光电管
造成的光电流称为本底电流。暗电流和本底电流随着K、A之间电压大小变化而变化。
阳极电流。制作光电管阴极时，阳极上也会被溅射有阴极材料，所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上，阳极上也有光电子发射，就形成阳极电流。由于它们的存在，使得实际I〜U曲线较理论曲线下移，如图6。
图6伏安特性曲线
由于暗电流是由阴极的热电子发射及光电管管壳漏电等原因产生，与阴极正向光电流相比，其值很小，且基本上随电位差U呈线性变化，因此可忽略其对遏止电位差的影响。阳极反向电流虽然在实验中较显著，但它服从一定规律。因此，确定遏止电位差值可采用以下两种方法：
⑴交点法
光电管阳极用逸出功较大的材料制作，制作过程中尽量防止阴极材料蒸发，实验前对光电管阳极通电，减少其上溅射的阴极材料，实验中防止入射光直接照射到阳极上，这样可使它的反向电流大大减少，其伏安特性曲线与图5十分接近，因此曲线与U轴交点的电位差值近似等于遏止电位差U0,此即本实验采用的交点法〔或零电流法〕。
⑵拐点法
光电管阳极反向电流虽然较大，但在结构设计上，假设使反向光电流能较快地饱和，则伏安特性曲线在反向电流进入饱和段后有着明显的拐点，如图6中虚线所示的理论曲线下移为实线所示的实测曲线，遏止电位差U也下移到U。点。因此测出U。点即测出了理论值U0o
五、实验内容及步骤：
1、调整仪器
⑴连接仪器；接好电源，打开电源开关，充分预热〔不少于20分钟〕。
在测量电路连接完毕后，没有给测量信号时，旋转“调零”旋钮调零。每换一次量程，必须重新调零。