光电效应实验.docx

: .
光电效应
一、实验目的
1■通过光电管I-U特性曲线的测定，熟悉光电效应的规律。
2■了解光的量子性，测定金属红线的频率。
3•验证爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量 。
二、实验原理
1、光电效应的实验规律
1887年赫兹发现，当一束光照射在金属表面上时，会有电子从金属表面逸 出，这一现象称为光电效应，释放出的电子称为光电子。研究光电效应的实验
图1
三、实验发现
（1） 当入射光频率保持不变时，饱和光电流 Is与入射光强P成正比（见图2）
（2） 引起光电效应的时间极短（不超过10亠秒），一经照射立即有光电子产生。
（3） 光电子的初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关（见图 3）。
(4)存在一个阈频率 V，称为金属的红限，当入射光频率低于 V0时，无论入射
光有多强，都没有电子逸出(见图 4)
图4
2、爱因斯坦的光子论及对光电效应的解释
爱因斯坦认为光是一粒一粒以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子或光量 子，其能量为 尸h v,光的强弱决定于光子的多少，因而光电流正比于入射光的 强度，当金属中的电子吸收光子的能量 hv克服金属表面的逸出功 A逸出表面时, 光电子的最大初动能为mV2/2，三者关系为：
hv = 1 mV2 A
2
此式称为爱因斯坦光电效应方程，式中 mV2/2=eU0, U0为反向截止电压,
令A = h v，上式可变为:
U 0 （ v- v）
e
这表明截止电压随入射光频率作线形变化，如图 4所示，该直线在v轴上的
截距为金属的红限v，入射光的频率只有咼于 v才有光电子产生。直线在U0轴
上的截距为-①°，A=e①°，①°为阴极逸出电压，直线的频率为h/e，据此可求 出普朗克常量的数值。
试验仪器用具
本实验采用GD--1型光电效应测试仪，其结构原理如图 5所示主要部件及 技术条件简要介绍如下：
1■光电管及暗盒：光电管开有石英侧窗式光窗口，光谱范围为 ~,最大工作电压为 100v。当工作电压为 30v时光照灵敏度为 87
卩A/Lm， 1041 A。为避免杂散光和外界电磁场对若光电信号的干 扰，光电管放在合金铸铝的暗盒中，暗盒窗口的光阑孔径为 © =16mm，可放置
© =36mm的滤色片和中性减光片，并能升降调节。
--1型光源：灯管为GGQ — 50WHg高压***灯，光谱范围为
~,可用谱线及相对强度见表 1: 表1
波长（nm）





相对强度
500
300
500
2000
200
：本仪器配有外径© =36mm宽带通型有色玻璃组 合滤色片五块（其型号、选用波长和通透率见表 2）。外径© =36mm中性减光片 3块，减光率分别为75%、50%、25%。
表2
滤色片型 号
NG365
NG405
NG436
NG546
NG577
选用波长
(nm)


4