实验20光电管特性测定

1、大学物理实验教案实验名称：光电管特性测定1实验目的1）掌握光电管的伏安特性和光电特性的测泄方法。2）进一步理解光电效应。2实验仪器双路输出直流稳压电源、微电流测量仪、TH-V型直流数字电压表、GD型光电效应实验 暗箱3实验原理（一）光电管的光电效应及伏安特性曲线用一泄频率的光照射在金属（或半导体）表而上时，会有电子从金属表而逸出，这种现 象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子，光电子泄向流动形成光电流。本实验 用的光电管是由光敏物质做阴极，金属网做阳极，封闭在玻璃管内而成。按照爱因斯坦“光量子”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

2、部分用来克服金属表而对它的朿缚，其余的能量则 成为该光电子逸出金属表而后的能量。光电方程如下式hv=-mitl + A（）,in uq式中力为普朗克常数，v为光电子频率，/w为光子能疑，川为金属的逸出功，2 i为 光电子初动能。由式中可知，若光子能时，则不能产生光电子，刚好能使金属发A射电子的照射光的最低频率V = I,称为该金属的“红限”，不同的金属材料有不同的“红 限”。实验发现，照射光的频率在“红限”以上，如果照射光越强，发射光电子数则越多，光 电流也越大。在照射光强度一泄情况下，加速电压增大则光电流也随着增加。图38-1是光电管伏安特性曲线。图38-2是测试伏安特性曲线电路原理图。曲线

3、（1）、（2）分别表示照射光强度不同的伏安特性曲线，曲线（1）照射光比（2）强，光电流较大。 伏安特性曲线可分段解释，光电流随着加速电压增加而增加，到饱和点后，加速电压增加但 光电流不再增加，此时的光电流被称为饱和光电流A。当加速电压v=时仍有光电流，这 说明从阴极逸出的电子具有初动能，在没有加速电压作用仍有一部分光电子跑向阳极而形成 电流。要使光电流为零必须加反向电压，光电流为零时的反向电压（负值）匕称为截止（遏（二）光电流和照射光强度的关系实验发现，饱和光电流强度/与照射光强度尸成正比。要测定光电流和照射光强度的关系有两种办法：一是改变照射光的强度：二是保持照射光的强度不变而改变照射光源与

4、光 电管阴极A间的距簡。若光源可视为点光源，根据照射第一上律人=（$是点光源光线r垂直照在物体表而上的照度，F是光源的发光强度，厂2是被照射面到光源的距离平方）。图38-3 光电管光电特性曲线J 乂丄在光源发光强度尸不变（即灯泡工作电压不变） 尸，因而在实验中测左r和/1对应值，然后以斥为横坐标，乙为纵坐标，便可得出饱和光电流和照度的关系曲线，即光电特性曲线,如图38-3所示。4教学内容1. 简要讲解实验原理（光电效应现象，光电管的伏安特性和光电特性）。2. 介绍有关仪器及其使用方法（微电流表，电压表，电源，暗箱），在讲解仪器时结合 提问题检査学生的预习情况。3. 讲解实验操作要领及操作难点。

5、 微电流表，电圧表使用之前要先调零 接线时注意分淸光源电源和加速电压电源。 按照图382连接电路，并演示如果调节加速电压。 讲解如何测定截止电压。4检查学生实验状况及测量结果，并给出相应的评左结果。5 根据评分标准批改实验报告并给出成绩。5实验教学组织及教学要求1.教学组织1）检查学生的预习实验报告，同时给学生5-10分钟时间熟悉仪器，对本实验有 一定的感性认识。2）讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生 对实验原理的理解。3）随时注意学生的实验操作过程，及时指导并解决学生实验中出现的突发情况。4）检查每个学生的实验数据，记录实验情况。2.教学要求1）初步了解光电

6、效应现象。2）研究光电管的伏安特性。3）研究光电管的光电特性4）掌握如何使用双路输岀直流稳压电源，微电流测量仪以及电压表。6实验教学重点及难点1）重点：光电管伏安特性和光电特性的测左。2）难点：电路的连接。 加速电圧的调节。 截止电压的测量。7实验中容易出现的问题1）在调节加速电压的时候没有分淸光源电压和加速电压导致灯泡烧坏。2）测量截止电压的时候，没有理解截I上电压的意义导致接线错误。8实验参考数据表一光电管伏安特性测左数拯（以r二15cm为例）U（V）I (X10sA)U (v)I (X10sA)U (v)I(X1OSA)0.211.83.842.917.047.90.419.84.043

7、.018.048.00.623.44.243. 119.048.00.828.44.443.220.048. 11.032.94.643.321.048.21.235. 14.843.622.048.41.437.45.043.923.048.51.639.56.044.524.048.61.840.47.045.225.048.72.040.78.045.826.048.82.241. 19.046.427.048.92.441.310.046.828.049.02.641.511.047.22.841.812.047.6-0. 240.03.042.013.047.73.242.314. 047.93.442.515.048.03.642.716.047.9表二光电管光电特性测泄数据r (cm)l/r=(cm:)IH (X10SA)25. 000. 001628.523. 000. 001931.521.000. 002334.719. 000. 002838.717. 000. 003543.315. 000. 004448.5转到头等。11思考题1）为什么当加速电压为零时，光电流I不为零？如何使I为零？2）光源跟光电管靠得太近时（即