光电效应物理实验报告

1、光电效应实验目的:(1) 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量ho实验仪器:2光电管工作电源4滤色片ZKY-GD-4光电效应实验仪 1微电流放大器3光电管5汞灯实验原理：原理图如右图所示：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迁移形成光电流。改变外加电压Vak，测量出光电流I的大小，即可得出光电管 得伏安特性曲线。1) 对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压Vo,当Vak< V时，电流为0,这个电压Vo叫做截止电压。当Vak >Vo后，电流I迅速增大，然后趋于饱和， 饱和光电流IM的大小与

2、入射光的强度成正比。3)对于不同频率的光来说, 的数值不同，如右图：其截止频率4)对于截止频率Vo与频率V勺关系图如下所示。Vo与賊正比关系。当入射光的频率低于某极限值v时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。5 ）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于v，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。实验内容及测量：1将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上， 打开汞灯遮光盖。 从低 到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的Vak值，以其绝对值作为该波长对应的？?值，测量数据如下

3、：波长/nm365404.7435.8546.1577频率 / x1014hz：8.2147.4086.8975.495.196截止电压N1.6791.3351.1070.5570.434由图可知：直线的方程是 ：y=0.4098x-1.6988 所以：h/e=0.4098 XI0- 14 , h = 1.6 X 10- 19 X 0.4098 X 10- 14 = 6.5568 X 10- 34J -s当 y=0，即 Vd = 0?寸，v= 1.6988 - 0.4098 = 4.1454 X 1014Hz,即该金属的截止频 率为4.1454 X 1014Hz。也就是说，如果入射光如果频率低

4、于上值时，不管光强多大也不能 产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。根据线性回归理论：_ ?- ?k ? - ?可得：k=0.40975，与EXCEL给出的直线斜率相同。我们知道普朗克常量?0 = 6.626 X 10- 34?所以，相对误差:? - ?0E =- = - 0.01044?02测量光电管的伏安特性曲线1）用435.8nm的滤色片和4mm的光阑435.8nm 4mm光阑l-V ak的关系VKIVAKIVAKIVAKIVAKIVAKI0.040 1.90.858 4.22.3009.36.60019.512.000 :?7.322.00035.80.089 2：.10.935

5、 4.42.500106.80019.912.500 :?7.722.70036.20.151 2.31.096 4.92.700 10.67.20020.513.000 :?8.324.100370.211 2.41.208 5.32.900 11.17.80021.514.200 :?9.425.70037.90.340 2：.71.325 5.63.200128.7002315.000 :30.126.80038.30.395 2.91.468 6.13.800 13.99.10023.616.100 :31.127.50038.70.470 3，.11.637 6.74.200 14.

6、89.80024.616.600 :31.629.50039.50.561 3.31.779 7.24.900 16.410.20025.117.500 :32.330.90040.10.656 3，.61.930 7.85.400 17.410.70025.818.600330.725 3.82.000 8.36.100 18.711.10026.319.600 :33.72）用546.1 nm的滤光片和 4mm的光阑 数据如下表所示：546.1 nm 4mm光阑l-V ak的关系VAKIVAKIVAKIVAKI0.31.35.99.113.213.023.815.91.02.66.89.8

7、14.113.325.316.11.43.47.610.415.113.726.416.51.84.18.210.816.114.027.216.62.24.98.811.117.114.228.016.72.85.79.811.617.814.428.916.73.26.310.011.918.914.729.716.83.97.111.412.319.714.930.716.94.37.612.112.620.115.031.217.04.98.212.712.920.915.2作两种情况下，光电管得伏安特性曲线:光电管的伏安特性由上图可知：1) 光电流随管压降的增大而逐渐增大。在增大的过

8、程中，增长速度由快变慢最终达到饱和。这一点在546.1 nm的伏安特性中可以清楚地看出。2) 当管压降相同时，比较两个不同波长的光电流可以发现：波长长的，即频率小的(546.1 nm )光电流小；波长短的，即频率大的(435.8nm )光电流大。这也间接证明了爱因斯坦的光电流方程：h v= -m? + ?对于同一种金属，溢出功A相等，频率高的就能得到更大的动能来克服金属的束缚，从而形成更大的光电流。3保持管压降？?= 30.0V不变，调整光阑的直径，分别为：2mm, 4mm, 8mm。测量对应的电流如下：光阑孔直径mm248435.8nmI/ X 10- 10?8.836.8108.9546.

9、1 nm1/ X 10- 10?3.915.946.5作出两种不同波长的光电流随光强的变化图，如下:光电流随光阑直径的变化ALA- r流电光我们可以看出：1）同一种波长下，光电流随光阑直径的增大而增大。由于数据点有限，不能表明光 阑面积（即光强的大小）同光电流的具体关系，是否是线性的，也就无从得知。 所画出的图形如下：光电流随光强的变化o o o o o o O2 0 8 6 4 2I 光 12040435.8nm 546.1 nm60光阑面积/mmA22）不同波长下，若光阑直径相等，即光强相同，光的频率越大，光电流越大；并且, 频率大的光变化也快。在光强较弱时，不同的光产生的光电流大小相差无

10、几，但 当光强变大后，两者差距逐渐变大。入射距离L4038363433I/ x 10- 10?117.1133.3146.8174.3184入射距离L40393837363534331/ x 10- 10?42.34445.549.757.259.466.674.14在?= 30.0V的情况下，保证光阑直径为8mm，测量两种光强下，光电流与入射距离的变化关系如下表和下图所示：O3 OOOOOOOOOOO 0864208642 2 11111八流电光Y 435.8nm 546.1 nm光电流随入射距离的关系323436384042入射距离/mm入射距离增大，光强势必会减小，由图可知，光电流变小，这样的结论和以上改变光阑直径所得结论相一致。对于不同的光波，频率大的光在相同的光强条件下，获 得的光电流较大。实验总结：1）实验中改变入射距离处误差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量计算。2）通