大学物理光电效应共28页

光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景：1887年，赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中，首次发现了光电效应。

当时，赫兹注意到，用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极，会使火花容易从电极间通过。

勒纳于1900年对这个效应也进行了研究，并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。

上图即为实验装置图，入射光通过石英窗照射到金属表面（阴极）时，就有电子发射出来，当有电子到达阳极时，外电路就有电流。

若光电效应应仅此而已，则并没有什么惊奇之处。

事实上，从光电效应的实验中得到的部分结果，用经典的电磁理论却无法解释。

光电效应课件的一些重要的演示结果如下：（1）当发生光电效应时，光照强度不变时，随着电压的增大，电路内的电流也在增大，但是不会无限增大，有一个最大值，这个最大值就是饱和电流。

当光照强度再增大时，饱和电流的值也会相应的增大。

（2）当外加正向电压V足够大时，从阴极发射的电子将全部到达阳极，光电流i达到饱和。

课件演示发现，在入射光频率v一定时，饱和电流i与光强I成正比。

（3）通常即使加上反向电压，回路中还是有电流，但当反向电压大于一临界值时，电流为零，此临界值称为截止电压-V。

课件演示发现：当入射光频率v一定时，同种金属阴极材料的截止电压-V相同，与光强无关。

（4）尽管对特定的金属阴极材料，截止电压-V与光强度I无关，但它与入射频率v成正比。

从课件演示可以看到每一种阴极材料，都分别有确定的截止频率v0，称为观点效应的红线。

入射光频率v必须大于此值，才能产生光电流，否则，不论光强多大，都无光电流。

v0随着阴极材料的不同而改变。

（4）解释上述问题理论基础：1905年，爱因斯坦提出了光子假设。

这个假设认为，当光照到阴极表面时，所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。

这种能量量子被称为光子，它的能量与电磁波的频率v有关，大小为ε=hv，h为普朗克常量。

按照爱因斯坦的观点，当光入射到阴极表面时，光子被电子吸收，电子获得了hv的能量。

光 电 效 应当光束照射到某些金属表面上时, 会有电子从金属表面即刻逸出,这种现象称为“光电效应”。

1905年爱因斯坦圆满地解释了光电效应的实验现象，使人们进一步认识到光的波粒二象性的本质,促进了光的量子理论的建立和近代物理学的发展,爱因斯坦因此获得了1921年的诺贝尔奖。

现在利用光电效应制成的各种光电器件(如光电管、光电倍增管、夜视仪等)已经被广泛应用于工农业生产、科研和国防等领域。

已经被广泛应用于工农业生产、科研和国防等领域。

[实验目的]1.加深对光的量子性的认识;2.验证爱因斯坦方程,测定普朗克常数;3.测定光电管的伏安特性曲线。

测定光电管的伏安特性曲线。

[ 实验原理]当一定频率的光照射到某些金属表面上时, 可以使电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。

所产生的电子, 称为光电子。

根据爱因斯坦的光电效应方程有称为光电子。

根据爱因斯坦的光电效应方程有 h ν=1/2 mv m 2+ W(1) 其中ν为光的频率,h 为普朗克常数,m 和v m 是光电子的质量和最大速度,W 为电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功。

约束所需要的逸出功。

按照爱因斯坦的光量子理论:频率为ν的光子具有能量h ν,当金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时,便获得这个光子的全部能量。

如果光子的能量h ν大于电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功W,电子就会从金属中逸出,1/2mv m 是光电子逸出表面后所具有的最大动能;光子能量 h ν小于W 时,电子不能逸出金属表面,因而没有光电效应产生。

能产生光电效应的入射光最低频率ν0,称为光电效应的截止(或极限)频率。

由方程(1)可得可得v 0=W/h(2) 不同的金属材料有不同的逸出功, 因而ν0也是不同的。

也是不同的。

利用光电管可以进行研究光电效应规律、测量普朗克常数的实验,实验原理可参考图1。

图中K 为光电管的阴极,A 为阳极,微安表用于测量微小的光电流, 电压表用于测量光电管两极间的电压,E 为电源,R 提供的分压可以改变光电管两极间的电势差。

大学物理仿真实验--光电效应实验名称：光电效应实验专业班级：核工程实验日期： 2012 年 5 月 25 日姓名：学号：光电效应实验简介：当光照在物体上时，光的能量仅部分的以热的形式为物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子溢出物体表面，这种效应称为光电效应，溢出的电子称为光电子。

根据爱因斯坦理论，每个光子的能量为其中h为普朗克常数，是近代量子物理中的重要常数。

而本实验就是利用光电效应法来测得普朗克常数。

一．实验目的：1．了解光电效应的基本规律。

2. 验证爱因斯坦光电方程。

3．熟悉普朗克常数测定仪的操作比并用光电效应方法测量普朗克常数。

二．实验仪器：包括GD-5光电管、单色仪、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表、滑线变阻器、临界电阻箱。

三．实验步骤：1．连接电路根据测量光电管正向特性的电路图将实验电路接好；根据测量光电管反向特性的电路图将实验电路接好。

线路连接好后，鼠标右键单击，弹出主菜单，选中接线检查。

若连线正确，就可以正式开始实验，否则需要继续连线。

2．调整仪器通过接线检查后，双击各仪器弹出其放大窗口，调整该仪器。

（1）检流计的调零。

（2）临界电阻箱的调节。

（3）调节单色仪，得到合适波长的单色光，实验中将用到5770埃、5461埃、4358埃、4047埃四种波长的单色光。

四．测量内容及数据处理：（1）分别对四种波长的光进行实验，得到光电管在各种波长的单色光照射下的正向、反向电压特性，一共八组数据，记录在表格中。

5770埃正向伏安特性：5770埃反向伏安特性：5461埃正向伏安特性：5461埃反向伏安特性：4358埃正向伏安特性：4358埃反向伏安特性：4047埃正向伏安特性：4047反向伏安特性：伏安特性曲线图：5770埃5461埃：4358埃：4047埃：遏止电位差值。

根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常数值。

元线性回归法计算光电管阴极材料的红限值，逸出功及普朗克常数值。