光电效应
【实验目的】(1(2
了解光电效应的规律,加深对光的量子性的认识。测量普朗克常量h。
【实验仪器】
ZKY-GD-4光电效应实验仪,其组成为:微电流放大器,光电管工作电源,光电管,滤色片,汞灯。如下图所示。
1汞刘电源2汞幻3滤色片4光阑5光电管G基座
图5仪器蛛恂圏
【实验原理】
光电效应的实验原理如图1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
移构成光电流,改变外加电压'_,测量出光电流I的大小,即可得出光电管的伏安特性曲线。光电效应的基本实验事实如下:
图3
不间频率时光电管的伏妄特性曲线
图4
観止电压U与入射光频率V的关系囲
实验原理图转性曲践
(1对应于某一频率,光电效应的I-二关系如图2所示。从图中可见,对一定的频率,
有一电压U0,当_______W匚时,电流为零,这个相对于阴极的负值的阳极电压电压。
⑵当‘―仝口后,I迅速增加,然后趋于饱和,饱和光电流成正比。
U0,被称为截止
IM的大小与入射光的强度P
(3)对于不同频率的光,其截止电压的值不同,如图3所示。
⑷截止电压U(与频率忖的关系如图4所示,匚与E成正比。当入射光频率低于某极限值出I(出I>>>>>>>>>>>>随不
>>>>
同金属而异)时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电流产生。
(5)光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱,只要频率大于口,在开始照
r-----------c*i
射后立即有光电子产生,所经过的时间至多为匹二]秒的数量级。
按照爱因斯坦的光量子理论,光能并不像电磁波理论所想象的那样,分布在波阵面上,而是集中在被称之为光子的微粒上,
但这种微粒仍然保持着频率(或波长)
的概念,频率为
H的光子具有能量E=hW,h为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时,一次被金属中
的电子全部吸收,而无需积累能量的时间。电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力,余下的就变为电子离开金属表面后的动能,应方程:
按照能量守恒原理,爱因斯坦提出了著名的光电效
hv
(1
式中,A为金属的逸出功,______________为光电子获得的初始动能。
由该式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流,直至阳极电位低于截止电压,光电流才为零,此时有关系: