1、光電效應實驗目的:(1) 了解光電效應的規律，加深對光的量子性的理解(2)測量普朗克常量ho實驗儀器:2光電管工作電源4濾色片ZKY-GD-4光電效應實驗儀 1微電流放大器3光電管5汞燈實驗原理：原理圖如右圖所示：入射光照射到光電管陰極K上，產生的光電子在電場的作用下向陽極A遷移形成光電流。改變外加電壓Vak，測量出光電流I的大小，即可得出光電管 得伏安特性曲線。1) 對于某一頻率，光電效應I-V AK關系如圖所示。從圖中可見，對于一定頻率，有一電壓Vo,當Vak< V時，電流為0,這個電壓Vo叫做截止電壓。當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、入射光的強度成正比。3)對于不同頻率的光來說, 的數值不同，如右圖：其截止頻率4)對于截止頻率Vo與頻率V勺關系圖如下所示。Vo與賊正比關系。當入射光的頻率低于某極限值v時，不論發光強度如何大、照射時間如何長，都沒有光電流產生。5 ）光電流效應是瞬時效應。即使光電流的發光強度非常微弱，只要頻率大于v，在開始照射后立即就要光電子產生，所經過的時間之多為10-9s的數量級。實驗內容及測量：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 到高調節電壓（絕對值減?。^察電流值的變化，尋找電流為零時對應的Vak值，以其絕對值作為該波長對應的？?值，測量數據如下

3、：波長/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 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，如果入射光如果頻率低

4、于上值時，不管光強多大也不能 產生光電流；頻率高于上值，就可以產生光電流。根據線性回歸理論：_ ?- ?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，相對誤差:? - ?0E =- = - 0.01044?02測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 數據如下表所示：546.1 nm 4mm光闌l-V ak的關系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

8、程中，增長速度由快變慢最終達到飽和。這一點在546.1 nm的伏安特性中可以清楚地看出。2) 當管壓降相同時，比較兩個不同波長的光電流可以發現：波長長的，即頻率小的(546.1 nm )光電流??；波長短的，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? + ?對于同一種金屬，溢出功A相等，頻率高的就能得到更大的動能來克服金屬的束縛，從而形成更大的光電流。3保持管壓降？?= 30.0V不變，調整光闌的直徑，分別為：2mm, 4mm, 8mm。測量對應的電流如下：光闌孔直徑mm248435.8nmI/ X 10- 10?8.836.8108.9546.

9、1 nm1/ X 10- 10?3.915.946.5作出兩種不同波長的光電流隨光強的變化圖，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）同一種波長下，光電流隨光闌直徑的增大而增大。由于數據點有限，不能表明光 闌面積（即光強的大?。┩怆娏鞯木唧w關系，是否是線性的，也就無從得知。 所畫出的圖形如下：光電流隨光強的變化o o o o o o O2 0 8 6 4 2I 光 12040435.8nm 546.1 nm60光闌面積/mmA22）不同波長下，若光闌直徑相等，即光強相同，光的頻率越大，光電流越大；并且, 頻率大的光變化也快。在光強較弱時，不同的光產生的光電流大小相差無

10、幾，但 當光強變大后，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，測量兩種光強下，光電流與入射距離的變化關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系323436384042入射距離/mm入射距離增大，光強勢必會減小，由圖可知，光電流變小，這樣的結論和以上改變光闌直徑所得結論相一致。對于不同的光波，頻率大的光在相同的光強條件下，獲 得的光電流較大。實驗總結：1）實驗中改變入射距離處誤差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量計算。2）通