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光电效应测普朗克常量实验报告

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光电效应测普朗克常量实验报告篇一:光电效应测普朗克常量实验报告 光电效应测普朗克常量实验报告 一、 实验题目 光电效应测普朗克常数 二、 实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论,了解光电效应的基本规律; 2、掌握用光电管进行光电效应讨论的方法; 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并用以测定普朗克常数。 三、仪器用具 ZKY—GD—3 光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片(五个)、光阑(两个)、光电管、测试仪 四、 实验原理 1、光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时,会有电子从金属表面逸出,这种现象叫做光电效应,从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象,爱因斯坦提出了“光量子”的概念,认为对于频率为 的光波,每个光子的能量为 式中, 为普朗克常数,它的公认值是=6.626 。 根据爱因斯坦的理论,光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时,光子把全部能量传递给电子,电子所获得的能量,一部分用来克服金属表面对它的约束,其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程: (1) 式中,?为入射光的频率,m 为电子的质量,v 为光电子逸出金属表面的初 速度, 1mv2 为被光线照射的金属材料的逸出功,2 为从金属逸出的光电子的 最大初动能。 由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能必定也越大,所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流,甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极,直至阳极电位低于某一数值时,所有光电子都不能到达阳极,光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位U0 被称为光电效应的截止电压。 显然,有 (2) 代入(1)式,即有 (3) 由上式可知,若光电子能量 h??W,则不能产生光电子。产生光电效应的最 低频率是 ?0? W h,通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功, 因而?0 也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量,所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量,所以光电子获得的能量与光强无关,只与光子?的频率成正比,,将(3)式改写为 (4) 上式表明,截止电压 U0 是入射光频率?的线性函数,如图 2,当入射光的频率???0 时,截止电压 U0?0,没有光电子逸出。图中的直线的斜率个正的常数: (5) 由此可见,只要用实验方法作出不同频率下的 k? h e 是一 U0??...

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