光电效应-张

光 电 效 应华东理工大学物理实验中心Albert Einstein1879-1955 1921年诺贝尔物理学奖o 赫兹在研究紫外线对火花放电的影响时发现了光电效应。后来勒纳德等人制作了二极管研究了这一现象。当时无法用经典理论解释。o 1900年，普朗克（ Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858 1947）提出量子假设。o 1905年，爱因斯坦提出光量子概念，解释了光电效应现象。一、实验历史背景及意义在物理学史上，光电效应现象的发现，对光的本性 波粒二象性的认识，具有极为重要的意义，它给量子论以直观、明确的证明。光电效应示意图三、实验原理光电效应：电子从受辐射作用的材料中释放出来的过程，叫做光电效应；发射出来的电子叫做光电子。光电效应外光电效应 光作用下金属表面逸出电子 ,ex:光电倍增管内光电效应 光电导效应： 半导体材料在光照下，电子受能量大于 电子禁带宽度的光子作用激发导带，增 加电导率的现象ex:光敏电阻光生伏打效应： 半导体材料在 pn结处形成内建电场， 光照下，激发子在内建电场作用下形成电动势的现象。ex:太阳能电池、硅光电池【 实验事实 】(1)饱和光电流：饱和光电流强度与入射光强度成正比。(2)每个光电子的初动能 随入射光频率提高而增大，与入射光强无关；(3)存在截止频率： 对某一种金属来说，只有当入射光的频率大于某一频率时，电子才能从金属表面逸出，电路中才有光电流，这个频率叫做截止频率 .(4)光电效应是瞬时效应。Ua312UIIh0截止频率爱因斯坦光电方程爱因斯坦认为光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子流叫做 光量子（光子） 。 一个频率为 的光子具有能量 阴极金属材料的逸出功为 阴极表面电子吸收光子的能量，当 电子逸出，并具有初动能 窗口阴极阳极 光束光电子实验电路图反向开关遏止电压对光电管加反向电压，该电压减弱了逸出光电子向阳极 A的运动，如反向电压逐渐增大到某值 Ua， 则光电子无法到达阳极 A，光电流为零，而反向电压的电场力对光电子作功为 eUa。有遏止电压窗口 阴极阳极光束光电子误差分析a. 实测曲线b. 理论曲线c. 阳极电流： A极难免粘上阴极材料，受光照后也要发射少量光电子，构成反向电流。d. 漏电流：爱因斯坦方程在绝对零度下严格成立。常温下，电极要发射少量热电子，加上管壳和管座的漏电构成暗电流。理论曲线 实测曲线漏电流抬头电压实验内容1. 测量光电管的伏安特性曲线：入射光的波长分别为 365.0nm 、 404.7nm 、 435.8nm 。（电压： 3V 30V，在 2V 0V多测几个点）2.测量入射光的 “抬头电压 ”：波长分别为 365.0、 404.7、 435.8、 546.1、 577.0nm。（电压： 3V 0V）3.观测入射光强与饱和电流的关系。入射光为 577.0nm，测量光强为 100 、 75、 50、 25时的饱和光电流。（电压： 15V 30V）数据处理1.绘出 365.0nm、 404.7nm和 435.8nm光的 I U伏安特性曲线。2.利用抬头电压与入射光频率关系图，用图解法计算普朗克常数 h，并计算与公认值的百分误差。公认值 h 6.62607610 34 Js。3.对实验过程和结果分析讨论，并可进行展开。由斜率可计算 h与纵轴截距可计算逸出功 A抬头电压与入射光频率关系图实验仪器装置光 源（高压汞灯）光电管暗 盒滤色片 微电流测试仪减光片实验仪器出射孔遮光盖电源开关入光孔调节高低实验仪器电压输出 电压极性 电压调节电流量程实验仪器（减光片）注意事项1. 充分理解仪器使用要求和操作顺序。不要随意拆卸电缆和导线，保证接触