光电效应测普朗克常数实验讲义

光电效应测普朗克常数实验讲义 引言 1887 年H.赫兹发现光电效应，此后许多物理学家对光电效应作了深入的研究，总结出光电效应的实验规律。1905 年爱因斯坦提出“光量子”假说，圆满地解释了光电效应，并给出了光电方程。密立根用了十年的时间对光效应作进行定量的实验研究，证实了爱因斯坦光电方程的正确性，并精确测量出了普朗克常数h。爱因斯坦和密立根因光电效应等方面的杰出贡献，分别于 1921 年和 1923年获得诺贝尔物理奖。 利用光电效应已制成光电管、光电倍增管等光电器件，在科学技术中得到广泛应用。 参考资料 [1]B.凯格纳克等著，近代原子物理学（上册），科学出版社，1980。 [2]A.M.波蒂斯、H.B.杨著，大学物理实验（伯克利物理实验），科学出版社，1982。 [3]H.F.迈纳斯等著，恽瑛等译，普通物理实验，科学出版社，1987。 [4]史玖德编著，光电管与光电倍增管，国防工业出版社，1981。 实验目的 1、了解光电效应及其规律，理解爱因斯坦光电方程的物理意义。 2、 用减速电位测量光电子初动能，求普朗克常数。 实验原理 1. 光电效应 金属在光的照射下释放出电子的现象叫做光电效应。根据爱因斯坦的“光量子概念”，每一个光子具有能量,当光照射到金属上时,其能量被电子吸收,一部分耗于电子的逸出功,另一部分转换为电子逸出金属表面后的动能。由能量守恒定律得 （2.2-1） 此式称为爱因斯坦光电方程。式中 h 为普朗克常数，为入射光的频率，m 为电子质量，为电子的最大速度，上式右边第一项为电子最大初动能。用光电方程圆满解释了光电效应的基本实验事实： 电子的初动能与入射光频率呈线性关系，与入射光的强度无关。任何金属都存在一截止频率，，又称红限，当入射光的频率小于时，不论光的强度如何，都不产生光电效应。此外，光电流大小（即电子数目）只决定于光的强度。 2. 验证爱因斯坦光电方程，求普朗克常数 本实验采用“减速电位法”决定电子的最大初动能，并由此求出普朗克常数h。实验原理如图 2.2-1 所示。图中 K 为光电管阴极，A 为阳极。当频率为 ν的单色光入射到光电管阴极上时，电子从阴极逸出，向阳极运动，形成电流。当为正值时，越大，光电流越大，当电压达到一定值时，光电流饱和，如图 2 .2 -2 中虚线所示。若达到某一负值时，光电流为零，称为遏止电位或截止电压。这是因为从阴极逸出的具有最大初动能的电子不能穿过反向电场到达阳极，即 (2.2-2) 将（2.2-2）代入（2.2-1）...