11_6424025_光电效应实验

物理实验中心 大学物理实验 光电效应及普朗克常量的测定 主讲：巫志玉 物理实验中心 历史背景： 1、 1887年， 赫兹 在实验中观察到了光电效应现象 2、 1900年， 普朗克 提出了量子假说 3、 1905年， 爱因斯坦 提出了光子假说 4、 1916年， 密立根 证实了爱因斯坦的光电效应方程 普朗克 康普顿 赫兹 爱因斯坦 密立根 5、 1922年， 康普顿 发现了康普顿效应 加深对光的本性的认识过程 微粒说 (牛顿 ) 波动说 (惠更斯 ) 电磁说 (麦克斯韦 ) 加深对量子学说认识的历史发展过程 物理实验中心 太阳能飞机 烟雾报警器 颜色检测器 光电自动门 转速测定 有声电影机 物理实验中心 一、实验目的 1、了解光电效应的基本规律 2、测定光电管的伏安特性曲线 3、 掌握用作图法测定普朗克常数的方法 物理实验中心 二、仪器用具 普朗克常数 )测定仪 物理实验中心 三、实验原理 1、光电效应 当光照射到某些金属表面上时，会有电子 从金属表面即刻逸出的现象 光电效应 外光电效应 内光电效应 光电导效应 光生伏特效应 物理实验中心 光电效应的基本规律 (1)、仅当光频高于某一阈值 (截止频率 )时，才能 从金属表面打出光电子 (2)、单个光电子的动能随光频提高而增大，与入 射光强无关 (3)、光电流仅与光强有关且成正比，与光频无关 (4)、光电效应是瞬时效应，电子吸收光能几乎不 需要积累时间 物理实验中心 2、爱因斯坦光电效应方程 爱因斯坦认为从一点发出的光不是按麦克斯韦电 磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，而是频率为 的光以 能量单位 (光量子 ) 的粒子形式地向外辐射。 至于光电效应，光是以光粒子的形式打在金属的表面， 金属中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量 ， 而无需积累能量的时间；只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需的逸出功 子才会以一定的初动能逸出金属表面。 其中： 公认值 10) 为入射光的频率 212 Sh m V W 物理实验中心 212 e Uv e U W 3、密立根实验 212 Sh m V W h 截止电压 光电管 时的电压 A K 物理实验中心 4、光电管的伏安特性曲线 光电管理想伏安特性曲线 光电管实测伏安特性曲线 光电流包含： (1)暗电流 ：主要由热电子发射与管壳漏电造成 (2)本底电流 ：主要由杂散光射入光电管造成 (3)反向电流 ：主要由材料污染阳极造成 光电管理想伏安特性曲线 光电管实测伏安特性曲线 物理实验中心 5、普朗克常数的测定 作出光电管的光谱特性曲线 ，应为 一条直线，求出该直线的斜率 k，则普朗 克常数 h=算出测量值与公认值之间 的相对误差。 00100%物理实验中心 四、实验内容 1、测绘光电管的光谱特性曲线 的关系 2、测绘光电管的伏安特性曲线 I物理实验中心 五、数据记录表格 波长 i(外线 ) 光 ) 光 ) 光 ) 光 ) 频率 i( 1014止电压 ) 备 注 入射距离 L=400栏孔 =4流档位 101、测绘光电管的光谱特性曲线 数据记录表 2、测定光电管的伏安特性曲线 I () ( 10( 10( 10( 10( 10备 注 入射距离 L=400栏孔 =4理实验中心 物理实验中心 六、实验步骤 2、预热： 打开汞灯与主机电源开关，对汞灯及主机进行预热 4、择压： 选择电压量程 (测截止电压时把“电源转换”按钮按下； 测伏安特性时把“电源转换”按钮松开 ) 3、挡光： 把滤色片调到 0挡光位，用遮光盖盖住滤色片及汞灯的发 光孔，再把光栏调到 4的入射距离调到 400、 接线 ： 用专用电流信号线与导线把主机与光电管联接好 5、选程： 选择电流量程 (测截止电压时把“电流量程”旋钮调到 10伏安特性时把“电流量程”旋钮调到 10 物理实验中心 16 6、 调零 ： 调整“电压粗调”与“电压细调”旋钮，使电压表显示 0，再调整“调零”旋钮，使电流表显示 0 7、 测量 ： 取下汞灯与滤色片的遮光盖，旋转滤色片到相应波长并测量。 (测截止电压时，调整“电压调节旋钮”使电流表显示为 0，并记录截止电 压；测伏安特性时，调整“电压调节旋钮”到相应电压，并记录光电流 ) 8、 归仪 ： (关闭汞灯及主机电源，拆除联接导线，把滤色片调到 0挡光位，盖上滤色片及汞灯的遮光盖，整理好实验仪器 ) 六、实验步骤 物理实验中心 七、注意事项 3、实验结束时应盖上光电管暗盒和汞灯的遮光盖 2、实验时避免背景光的强烈变化 1、操作过程中随时把滤色片转盘放到 0挡光位 物理实验中心 八、思考题 1、光电效应有哪些规律？爱因斯