光電效應(yīng)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解光電效應(yīng)的規(guī)律，加深對(duì)光的量子性的理解(2)測(cè)量普朗克常量ho實(shí)驗(yàn)儀器:2光電管工作電源4濾色片ZKY-GD-4光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀 1微電流放大器3光電管5汞燈實(shí)驗(yàn)原理：原理圖如右圖所示：入射光照射到光電管陰極K上，產(chǎn)生的光電子在電場(chǎng)的作用下向陽(yáng)極A遷移形成光電流。改變外加電壓Vak，測(cè)量出光電流I的大小，即可得出光電管 得伏安特性曲線。1) 對(duì)于某一頻率，光電效應(yīng)I-V AK關(guān)系如圖所示。從圖中可見，對(duì)于一定頻率，有一電壓Vo,當(dāng)Vak< V時(shí)，電流為0,這個(gè)電壓Vo叫做截止電壓。當(dāng)Vak >Vo后，電流I迅速增大，然后趨于飽和， 飽和光電流IM的大小與

2、入射光的強(qiáng)度成正比。3)對(duì)于不同頻率的光來(lái)說(shuō), 的數(shù)值不同，如右圖：其截止頻率4)對(duì)于截止頻率Vo與頻率V勺關(guān)系圖如下所示。Vo與賊正比關(guān)系。當(dāng)入射光的頻率低于某極限值v時(shí)，不論發(fā)光強(qiáng)度如何大、照射時(shí)間如何長(zhǎng)，都沒(méi)有光電流產(chǎn)生。5 ）光電流效應(yīng)是瞬時(shí)效應(yīng)。即使光電流的發(fā)光強(qiáng)度非常微弱，只要頻率大于v，在開始照射后立即就要光電子產(chǎn)生，所經(jīng)過(guò)的時(shí)間之多為10-9s的數(shù)量級(jí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及測(cè)量：1將4mm的光闌及365nm的濾光片祖昂在光電管暗箱光輸入口上， 打開汞燈遮光蓋。 從低 到高調(diào)節(jié)電壓（絕對(duì)值減?。^察電流值的變化，尋找電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的Vak值，以其絕對(duì)值作為該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的？?值，測(cè)量數(shù)據(jù)如下

3、：波長(zhǎng)/nm365404.7435.8546.1577頻率 / x1014hz：8.2147.4086.8975.495.196截止電壓N1.6791.3351.1070.5570.434由圖可知：直線的方程是 ：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當(dāng) y=0，即 Vd = 0?寸，v= 1.6988 - 0.4098 = 4.1454 X 1014Hz,即該金屬的截止頻 率為4.1454 X 1014Hz。也就是說(shuō)，如果入射光如果頻率低

4、于上值時(shí)，不管光強(qiáng)多大也不能 產(chǎn)生光電流；頻率高于上值，就可以產(chǎn)生光電流。根據(jù)線性回歸理論：_ ?- ?k ? - ?可得：k=0.40975，與EXCEL給出的直線斜率相同。我們知道普朗克常量?0 = 6.626 X 10- 34?所以，相對(duì)誤差:? - ?0E =- = - 0.01044?02測(cè)量光電管的伏安特性曲線1）用435.8nm的濾色片和4mm的光闌435.8nm 4mm光闌l-V ak的關(guān)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的濾光片和 4mm的光闌 數(shù)據(jù)如下表所示：546.1 nm 4mm光闌l-V ak的關(guān)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作兩種情況下，光電管得伏安特性曲線:光電管的伏安特性由上圖可知：1) 光電流隨管壓降的增大而逐漸增大。在增大的過(guò)

8、程中，增長(zhǎng)速度由快變慢最終達(dá)到飽和。這一點(diǎn)在546.1 nm的伏安特性中可以清楚地看出。2) 當(dāng)管壓降相同時(shí)，比較兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光電流可以發(fā)現(xiàn)：波長(zhǎng)長(zhǎng)的，即頻率小的(546.1 nm )光電流??；波長(zhǎng)短的，即頻率大的(435.8nm )光電流大。這也間接證明了愛因斯坦的光電流方程：h v= -m? + ?對(duì)于同一種金屬，溢出功A相等，頻率高的就能得到更大的動(dòng)能來(lái)克服金屬的束縛，從而形成更大的光電流。3保持管壓降？?= 30.0V不變，調(diào)整光闌的直徑，分別為：2mm, 4mm, 8mm。測(cè)量對(duì)應(yīng)的電流如下：光闌孔直徑mm248435.8nmI/ X 10- 10?8.836.8108.9546.

9、1 nm1/ X 10- 10?3.915.946.5作出兩種不同波長(zhǎng)的光電流隨光強(qiáng)的變化圖，如下:光電流隨光闌直徑的變化ALA- r流電光我們可以看出：1）同一種波長(zhǎng)下，光電流隨光闌直徑的增大而增大。由于數(shù)據(jù)點(diǎn)有限，不能表明光 闌面積（即光強(qiáng)的大?。┩怆娏鞯木唧w關(guān)系，是否是線性的，也就無(wú)從得知。 所畫出的圖形如下：光電流隨光強(qiáng)的變化o o o o o o O2 0 8 6 4 2I 光 12040435.8nm 546.1 nm60光闌面積/mmA22）不同波長(zhǎng)下，若光闌直徑相等，即光強(qiáng)相同，光的頻率越大，光電流越大；并且, 頻率大的光變化也快。在光強(qiáng)較弱時(shí)，不同的光產(chǎn)生的光電流大小相差無(wú)

10、幾，但 當(dāng)光強(qiáng)變大后，兩者差距逐漸變大。入射距離L4038363433I/ x 10- 10?117.1133.3146.8174.3184入射距離L40393837363534331/ x 10- 10?42.34445.549.757.259.466.674.14在?= 30.0V的情況下，保證光闌直徑為8mm，測(cè)量?jī)煞N光強(qiáng)下，光電流與入射距離的變化關(guān)系如下表和下圖所示：O3 OOOOOOOOOOO 0864208642 2 11111八流電光Y 435.8nm 546.1 nm光電流隨入射距離的關(guān)系323436384042入射距離/mm入射距離增大，光強(qiáng)勢(shì)必會(huì)減小，由圖可知，光電流變小，這樣的結(jié)論和以上改變光闌直徑所得結(jié)論相一致。對(duì)于不同的光波，頻率大的光在相同的光強(qiáng)條件下，獲 得的光電流較大。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：1）實(shí)驗(yàn)中改變?nèi)肷渚嚯x處誤差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量計(jì)算。2）通