光电效应实验预习、原始数据、实验报告3份

广东第二师范学院实验预习报告

院（系）名称 物理系） 专业名称 物理学（师范) 实验课程名称 实验项目名称 一、实验目的： 班别 姓名 学号 近代物理实验 光电效应 内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验（预习）要求 1、 通过光电效应实验了解光的量子性； 2、 测量光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的截止电压； 3、 验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。 二、实验原理简述： 光电效应的实验原理如图1所示。入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压错误！未找到引用源。，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。 光电效应的基本实验事实如下： （1）对应于某一频率,光电效应的I-错误！未找到引用源。 关系如图2所示。从图中可见，对一定的频率，有一电压U0,当错误！未找到引用源。≦错误！未找到引用源。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)当错误！未找到引用源。≧错误！未找到引用源。后，I迅速增加，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 错误！未找到引用源。 的关系如图4所示，错误！未找到引用源。与 错误！未找到引用源。 成正比。当入射光频率低于某极限值错误！未找到引用源。（错误！未找到引用源。 随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。 (5)光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于 错误！未找到引用源。 ，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为错误！未找到引用源。 秒的数量级。 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，分布在波阵面上，1 广东第二师范学院实验预习报告

而是集中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 错误！未找到引用源。 的光子具有能量E = h错误！未找到引用源。，h为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次被金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程： 错误！未找到引用源。 （1） 式中，A为金属的逸出功，错误！未找到引用源。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： 错误！未找到引用源。 （2） 阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位的升高，阳极对阴极发射的电子的收集作用越强，光电流随之上升；当阳极电压高到一定程度，已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极，再增加错误！未找到引用源。时I不再变化，光电流出现饱和，饱和光电流错误！未找到引用源。 的大小与入射光的强度P成正比。 光子的能量错误！未找到引用源。

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光照射。 3、 滤光片要保持清洁，禁止用手摸光学面。 4、 光电管不用时要断掉私家在光电管阳极与阴极间的电压，保护光电管，放置意外的光线照射。 四、实验预习中的问题探讨 1、光电管为什么要装在暗盒中？ 2、实验中如何验证爱因斯坦方程？ 3、如何用拐点法测遏制电压？

广东第二师范学院实验原始数据记录表

院（系）名称 专业名称 实验课程名称

班别 姓名 学号 近代物理实验 3

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实验项目名称 实验时间 201 年 月 日 9时至 12时 实验指导老师签名 原始记录(数据、图表、文字描述等) 1、光源波长365nm，孔径5 I U 0 -1.95 2 -1.90 4 -1.85 10 -1.80 16 -1.75 26 -1.70 38 -1.65 光电效应 实验地点 53 -1.60 71 -1.55 91 -1.50 116 -1.45 143 -1.40 143 -1.35 2、光源波长405nm，孔径5 I U 0 -1.50 2 -1.45 5 -1.40 11 -1.35 19 -1.30 28 -1.25 43 -1.20 61 -1.15 84 -1.10 107 -1.05 132 -1.00 143 -0.95 143 -0.90 3、光源波长436nm，孔径5 I U 0 -1.32 3 -1.27 10 -1.22 19 -1.17 30 -1.12 49 -1.07 67 -1.02 86 -0.97 108 -1.92 132 -0.87 143 -0.82 143 -0.77 4、光源波长546nm，孔径5 I U 0 -0.77 6 -0.75 11 -0.73 25 -0.71 34 -0.69 53 -0.67 70 -0.65 100 -0.63 123 -0.61 143 -0.59 143 -0.57 5、光源波长577nm，孔径5 I U 0 -0.65 4 -0.60 11 -0.55 20 -0.50 33 -0.45 47 -0.40 61 -0.35 77 -0.30 89 -0.25 105 -0.20 121 -0.15 140 -0.10 143 -0.05 4

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测出不同的I-U值后，找出五个图的拐折处的电压Us。通过Us-f图，计算曲线的斜率，求出普朗克常数h=ek=(Us/uf)e,求出的平均普朗克常数约等于6.02 X 10^-34 5

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