光電效應實驗報告

2022-09-02 21:15:06 字數 2106 閱讀 4579

南昌大學物理實驗報告

學生姓名:黃晨學號:5502211059 專業班級:

應用物理學111班班級編號:s008實驗時間:13時 00 分第3周星期三座位號:

07 教師編號:t003成績:

光電效應

一、實驗目的

1、研究光電管的伏安特性及光電特性;驗證光電效應第一定律;

2、了解光電效應的規律,加深對光的量子性的理解;

3、驗證愛因斯坦方程,並測定蒲朗克常量。

二、實驗儀器

蒲朗克常量測定儀

三、實驗原理

當一定頻率的光照射到某些金屬表面上時,有電子從金屬表面逸出,這種現象稱為光電效應,從金屬表面逸出的電子叫光電子。實驗示意圖如下

圖中a,k組成抽成真空的光電管,a為陽極,k為陰極。當一定頻率v的光射到金屬材料做成的陰極k上,就有光電子逸出金屬。若在a、k兩端加上電壓後光電子將由k定向的運動到a,在迴路中形成電流i。

當金屬中的電子吸收乙個頻率為v的光子時,便會獲得這個光子的全部能量,如果這些能量大於電子擺脫金屬表面的溢位功w,電子就會從金屬中溢位。按照能量守恆原理有

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此式稱為愛因斯坦方程,式中h為蒲朗克常數,v為入射光頻 。v存在截止頻率,是的吸收的光子的能量恰好用於抵消電子逸出功而沒有多餘的動能,只有當入射光的頻率大於截止頻率時,才能產生光電流。不同金屬有不同逸出功,就有不同的截止頻率。

1、 光電效應的基本實驗規律

(1) 伏安特性曲線

當光強一定時,光電流隨著極間電壓的增大而增大,並趨於乙個飽和值。

(2) 遏制電壓及蒲朗克常數的測量

當極間電壓為零時,光電流並不等於零,這是因為電子從陰極溢位時還具有初動能,只有加上適當的反電壓時,光電流才等於零。

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四、實驗步驟

1.調整儀器,接好電源,按下光源按鈕,調節透鏡位置,讓光匯聚到單色儀的入射光視窗,用單色儀出光處的擋光片2擋住光電管視窗,調節單色儀的螺旋測微器,即可在擋光片上觀察到不同顏色的光。

2、用單色儀入口光視窗處的擋光片1擋住單色儀的入口,移開擋光片2,將單色儀與光電管部分的黑色的鏈結套筒連線起來形成暗盒,將測量的放大器「倍率」旋鈕置於(10^-5),對檢流計進行調零。

3、按下測量按鈕借給光電管接上電壓,電壓表會有讀數,此式檢流計會有相應的電流讀數,此時所讀得得即為光電管的暗電流。

4、旋轉電壓調節的旋鈕,仔細記錄從不同電壓下的相應的暗電流。讓出射光對準單色儀的入射光視窗,取去遮光罩,電壓調節從-1.5v調起,緩慢增加。

5、從短波長依次變換光波頻率,仔細獨處不同頻率光照射下電流隨電壓變化資料。

6、計算蒲朗克常量。

五、實驗資料

見附表六、資料處理

450nm

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500nm

550nm

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k=(8-2.4)*10^-20/(6.6-5)*10^14=3.5*10^-34

七、思考題

1、光電管為什麼要裝在暗盒中?

答:防止外面的光線對實驗結果造成影響。

2、實驗中如何驗證愛因斯坦方程?

答:作為光電管的遏制電壓與入射光頻率的關係曲線。如果它符合線性規律,則驗證了愛因斯坦方程。

3、如何用拐點法測遏制電壓?

答:測量光電管的伏安特性曲線,曲線上明顯的拐點所對應的電壓值就是遏制電壓。

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