《光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)》PPT課件

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1、實(shí)驗(yàn)-20光電效應(yīng)制作：周嘉萍一.實(shí)驗(yàn)原理二.愛因斯坦的解釋三.實(shí)驗(yàn)儀器四.實(shí)驗(yàn)思考題五.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容六.注意事項(xiàng)七.數(shù)據(jù)處理一.實(shí)驗(yàn)原理在光的照射下，電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫光電效應(yīng)。VGAK+－RE+－光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理圖某一頻率下,某一光強(qiáng)時(shí)光電管的伏安特性曲線1.實(shí)驗(yàn)規(guī)律（2）截止電壓U0與入射光頻率具有線性關(guān)系。（1）僅當(dāng)n>n0（截止頻率）時(shí)才發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率與材料有關(guān)，但與入射光強(qiáng)無關(guān)。U0～n曲線(3)在同一頻率下，飽和光電流強(qiáng)度Im正比于入射光強(qiáng)P。(4)光電效應(yīng)是瞬時(shí)效應(yīng)。當(dāng)光照

2、射到金屬表面時(shí)，幾乎立即就有光電子逸出。同一頻率,不同入射光強(qiáng)時(shí)I～UAK曲線二.愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋(1905年）：光束由光子構(gòu)成，頻率為n的光束，光子能量為e=hn.當(dāng)光子照到金屬表面時(shí)，其能量一次為金屬中的電子全部吸收，而不需積累能量的時(shí)間。電子把這能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引力而作功，余下的就成為電子離開金屬表面后的動(dòng)能。愛因斯坦的光電效應(yīng)方程：金屬的逸出功（1）當(dāng)hn0n0=W/h（截止頻率）時(shí)才發(fā)生光電效應(yīng)。(2)即截止電壓

3、U0與入射光頻率n成線性關(guān)系。由實(shí)驗(yàn)可確定該直線的斜率，從而算出普朗克常數(shù)h。(由實(shí)驗(yàn)得)（3）當(dāng)頻率一定時(shí)，入射光強(qiáng)P越大，光子數(shù)目越多，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生光電子數(shù)目越多，飽和光電流強(qiáng)度就越大。即在同一頻率下，飽和光電流強(qiáng)度Im正比于入射光強(qiáng)P。（4）當(dāng)光子入射金屬表面時(shí)，一個(gè)光子攜帶的能量hn一次為一個(gè)電子全部吸收，若n>n0，電子立即逸出而不需時(shí)間積累。即光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。三.實(shí)驗(yàn)儀器汞燈電源高壓汞燈光電管和暗箱測(cè)試儀光闌濾光片“電壓”選擇按鍵“電流量程”選擇旋鈕“電流調(diào)零”旋鈕“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕濾

4、光片光闌汞燈遮光蓋光電管暗箱遮光蓋四.思考題當(dāng)加在光電管兩端的電壓為零時(shí)，光電流不為零，這是為什么？2.光電管一般都用逸出功小的金屬做陰極，用逸出功大的金屬做陽極，為什么？3.實(shí)驗(yàn)時(shí)能否將濾光片放在光源的出光孔上？為什么？五.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)試前準(zhǔn)備:蓋上光電管暗箱和汞燈的遮光蓋，將光電管與汞燈距離調(diào)整并保持在400mm，接通測(cè)試儀及汞燈電源，預(yù)熱約15min。（注意：汞燈一旦開啟，不要隨意關(guān)閉）測(cè)試儀調(diào)零：蓋上光電管暗箱和汞燈的遮光蓋，“電壓”選擇在－2V~+2V檔，“電流量程”選擇在10－13A檔，旋

5、轉(zhuǎn)“電流調(diào)零”旋鈕使“電流表”指示為零。（注意：每次調(diào)換“電流量程”，都應(yīng)重新調(diào)零)(3)調(diào)整光路：先取下光電管暗箱遮光蓋，將直徑為2mm的光闌及波長(zhǎng)為365.0nm的濾光片插在光電管入射窗孔前，再取下汞燈的遮光蓋，使汞燈的出射光對(duì)準(zhǔn)光電管入射窗孔。（注意：嚴(yán)禁讓汞光不經(jīng)過濾光片直接入射光電管）2.用零電流法測(cè)定h將“電壓”選擇按鍵置于－2V~+2V檔，“電流量程”選擇在10－13A檔并重新調(diào)零。將直徑為2mm的光闌及波長(zhǎng)為365.0nm的濾光片插在光電管入射窗孔前，調(diào)節(jié)電壓UAK，使得光電流I為零，此

6、時(shí)測(cè)試儀中顯示的電壓值即可認(rèn)為是該入射光頻率對(duì)應(yīng)的截止電壓。重復(fù)測(cè)量四次，填入表31－1中。依次更換其余四個(gè)濾光片（注意：一定要先蓋上汞燈的遮光蓋再更換濾光片），測(cè)出各自對(duì)應(yīng)的截止電壓。表31－1光闌孔f=2mm波長(zhǎng)l(nm)365.0404.7435.8546.1577.08.2147.4076.8795.4905.196截止電壓1234平均值3.測(cè)光電管的伏安特性曲線(I～UAK曲線)將“電壓”選擇按鍵置于－2V~+30V檔，將“電流量程”選擇開關(guān)置于10－13A并重新調(diào)零，將直徑為2mm的光闌及波

7、長(zhǎng)435.8nm的濾光片插在光電管入射窗孔前。(1)從截止電壓開始由低到高調(diào)節(jié)電壓，直至30V（不高于30V）。從截止電壓到0V區(qū)間，電壓取值間隔為0.25V;從0V到8V區(qū)間，電壓取值間隔為1.5V;從8V到30V區(qū)間，電壓取值間隔為3V;每取一電壓值，記錄一電流值到表31－2中。為了使每個(gè)電流值都有三位有效數(shù)字，測(cè)量過程中須變換“電流量程”。（注意：每次調(diào)換“電流量程”，都應(yīng)重新調(diào)零)(2)換上直徑為4mm的光闌，重復(fù)步驟(1)。435.8nm光闌2mm435.8nm光闌4mm4.驗(yàn)證光電管的飽和光

8、電流Im與入射光強(qiáng)P成正比關(guān)系在UAK為30V時(shí)，選擇“電流量程”使得電流值有三位有效數(shù)字，并重新調(diào)零。在同一入射頻率，同一入射距離下，記錄光闌直徑分別為2mm、4mm、8mm時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值于表31－3中。六.注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)不必要求暗室環(huán)境，但應(yīng)避免背景光強(qiáng)的劇烈變化。2.實(shí)驗(yàn)過程中注意隨時(shí)蓋上汞燈的遮光蓋，嚴(yán)禁讓汞光不經(jīng)過濾光片直接入射光電管窗口。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)蓋上光電管暗箱和汞燈的遮光蓋！七.數(shù)據(jù)處理用線性回歸法求U0～n直線的斜率k