实验七、光电效应及普朗克常数的测定.ppt

1、南京信息技术学院光电效应和普朗克常数的测量追溯到1887年，赫兹发现，当接收电磁波的一个电极受到紫外光照射时，两极之间很容易出现电火花。他改用各种材料，并将它们放在两极之间，证明这种效应不是电磁的。他在1887年发表的一篇关于紫外线放电效应的文章中首次描述了这些现象。1888年，德国物理学家霍尔瓦考克斯、意大利人里奇和俄罗斯人斯托雷托夫几乎同时进行了新的研究。1889年，埃尔斯特和加特勒也做了进一步的研究，指出不仅赫兹指出的紫光放电现象存在于钾、钠、铝和锌等金属中，同样的现象也存在于普通的阳光中。但其他金属(如锡、铜和铁)则不然。锌板用作光阴极，阳极与NCIT平行，距离约为1厘米。将整个装置置

2、于磁场中，用紫外光照射锌板进行光度电流荷质比实验。根据电压、磁场和极间距离，他计算出光电流和阴极射线在本质上是相同的，从而认识到赫兹紫外放电现象是金属中的自由电子由于光，特别是紫外光的作用而获得更多动能并从金属表面逃逸到空间的现象。1899年，JJ汤姆逊应用下图所示的实验装置，NCIT，1902年，莱纳德发表了第一批光电效应的定量研究成果，并通过实验测量了铝板在紫外线照射下发射的电子的荷质比。据确定，赫兹电锯的火花是金属表面发射电子的结果。他发现了三个经典理论无法解释的现象：第一，光电子出射的初始动能只与入射频率有关，与光强无关；第二，每个金属表面都有一个停止频率；第三，只要入射光的频率大于停

3、止频率，不管它有多弱，它都会立即引起光电子发射。Learnard还使用不同的材料作为阴极，并使用不同的光源来照亮阴极。发现电子从金属表面逃逸的最大速度与光强无关，光强对抑制电压没有影响。为了从理论上推导出这个公式，他采用了玻尔兹曼统计方法，假设黑体中的能量由能量为h的不连续能子组成，能子假说具有划时代的意义。爱因斯坦提出了光子假说，并由此得到了著名的光电效应方程，解释了光电效应的实验结果。美国物理学家米利肯于1904年开始光电效应实验。1916年，他通过出色的实验获得了更好的单色光。普朗克常数由实验曲线获得。1900年，普朗克在研究黑体辐射问题时，首次提出了一个与实验结果相符的经验公式。NCI

4、T、NCIT、NCIT，这是首次从光电效应中直接测得普朗克常数H，与1900年从黑体辐射中得到的普朗克常数值符合得很好，并首次获得了爱因斯坦方程在小实验误差范围内准确有效的直接实验证据。这承认了从实验现象到量子理论的光电效应定律，有力地证明了爱因斯坦的光电效应假说，从而形成了今天广为人知的光电效应理论。NCIT，1。实验目的。用光电效应方法测量普朗克常数，加深对光的量子性质的理解。1.了解光电效应及其规律。2.了解验证爱因斯坦光电效应方程的基本方法。NCIT、光电子运动形成光电流。2.实验原理，逃逸的电子被称为光电子，光电效应：当光照射金属表面时，电子从金属表面逃逸的现象被称为光电效应)，NC

5、IT，根据爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论想象的那样分布在波前上，而是集中在称为光子的粒子上，但是当光子照射在金属表面时，金属中的所有电子都消失了电子利用这部分能量来克服金属表面对它的吸引力，这叫做功函数a；其余的成为离开金属表面的电子的初始动能，NCIT。根据能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：其中，A是金属的功函数，A是光电子获得的初始动能。右图中，S是真空玻璃管，K是发射电子的阴极，A是阳极，应时玻璃窗口对紫外线的吸收很少(光电效应的入射光一般是可见的紫外线)。当用单色光照射钾时，金属发出光电子，在钾(用伏特计伏读)和光电子之间增加一定的电位差，光电子从钾飞向甲.回

6、路中形成的电流(由检流计G读取)称为光电流。NCIT。当入射光照射光电池的阴极K时，产生的光电子在电场的作用下迁移到阳极A，形成光电流。改变外加电压UAK，测量光电流的大小，得到光电池的伏安特性曲线。光电效应的实验原理如图1所示。光电效应的基本实验规律如下：(1)光电效应NCIT瞬时效应。即使入射光的强度不是很弱，只要频率大于0，光电子将在照射开始后立即产生，并且经过的时间最多为109秒。(2)当光电管被频率为的光束照射，光强变为P1P2 P3时，伏安曲线如图2所示。光电流随着直流电压的增加而增加。当直流电压u增加到一定值时，光电流达到饱和NCIT。IH随光强p的增加而增加，当U0时，光电流不

7、为零，表明k发出的光电子的初始动能不为零。当UUa时，被相同频率和不同光强的P辐射的光电子被切断，即I=0，Ua称为抑制电压。NCIT，(4)绘制截止电压U0和频率之间的关系，如图4所示。(3)不同频率的光的截止电压不同，如图3所示。当入射光频率低于某个极限值0(0随不同的金属而变化)时，无论光强和照射时间如何，都不会产生光电流。当一个电子一次吸收一个光子时，它获得氢的能量并立即从金属表面逃逸，没有明显的时间延迟，这就是光的“粒子”性能。-入射到金属表面的光的频率越高，电子逃逸的动能就越大，因此即使阳极电位低于阴极电位，电子也会落入阳极形成光电流，光电流将为零，直到阳极电位低于停止电压。根据爱因斯坦的光电效应方程：NCIT，此时，当阳极电位高于停止电压时，随着阳极电位的增加，阴极发射