光电效应物理实验报告

1、光电效应实验目的：(1) 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2) 测量普朗克常量h。实验仪器：ZKY-GD-4光电效应实验仪1微电流放大器2光电管工作电源3光电管4滤色片5汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上,产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。改变外加电压VAK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。1) 对于某一频率，光电效应i-vak关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压v0,当vakwv0时，电流为0,这个电压V0叫做截止电压。2) 当VAK三V。后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成

2、正比。3)截止频率对于不同频率的光来说，其的数值不同，如右图：4)对于截止频率V。与频率v的关系图如下所示。V。与v成正比关系。当入射光的频率低于某极限值v0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于v0,在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9S的数量级。实验内容及测量：1将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的Vak值，以其绝对值作为该波长对应的匕值，测量数据如下:波长/nm3654

3、04.7435.8546.1577频率/xio1H8.2147.4086.8975.495.196截止电压/V1.6791.3351.1070.5570.434频率和截止电压的变化关系如图所示:由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988所以：h/e=0.4098Xl0i4,h=1.6X1019x0.4098X1014=6.5568X1034Js当y=o，即V0=0U时，v=1.69880.4098=4.1454X1014Hz，即该金属的截止频率为4.1454X1014Hz。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。根据线

4、性回归理论:V20V2可得：k=0.40975,与EXCEL给出的直线斜率相同。我们知道普朗克常量心=6.626X1034/s,所以，相对误差:hhE_0=0.01044h02测量光电管的伏安特性曲线1）用435.8nm的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示：435.8nm4mm光阑I-VAK的关系VAKIVAKIVAKIVAKIVAKIVAKI0.0401.90.8584.22.3009.36.60019.512.00027.322.00035.80.0892.10.9354.42.500106.80019.912.50027.722.70036.20.1512.31.0964.92.70

5、010.67.20020.513.00028.324.100370.2112.41.2085.32.90011.17.80021.514.20029.425.70037.90.3402.71.3255.63.200128.7002315.00030.126.80038.30.3952.91.4686.13.80013.99.10023.616.10031.127.50038.70.4703.11.6376.74.20014.89.80024.616.60031.629.50039.50.5613.31.7797.24.90016.410.20025.117.50032.330.90040.10

6、.6563.61.9307.85.40017.410.70025.818.600330.7253.82.0008.36.10018.711.10026.319.60033.72）用546.1nm的滤光片和4mm的光阑数据如下表所示：546.1nm4mm光阑I-VAK的关系VAKIVAKIVAKIVAKI0.31.35.99.113.213.023.815.91.02.66.89.814.113.325.316.11.43.47.610.415.113.726.416.51.84.18.210.816.114.027.216.62.24.98.811.117.114.228.016.72.85.

7、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作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：光电管的伏安特性电压/由上图可知：1）光电流随管压降的增大而逐渐增大。在增大的过程中，增长速度由快变慢最终达到饱和。这一点在546.1nm的伏安特性中可以清楚地看出。2）当管压降相同时，比较两个不同波长的光电流可以发现：波长长的，即频率小的（546.1nm）光电流小；波长短的，即频率大的（4

8、35.8nm）光电流大。这也间接证明了爱因斯坦的光电流方程：hv=1mv0+o对于同一种金属，溢出功A相等,20频率高的就能得到更大的动能来克服金属的束缚，从而形成更大的光电流。3保持管压降VAK=30.0V不变，调整光阑的直径，分别为：2mm,4mm,8mm。测量对应的电流如下：光阑孔直径mm248435.8nmI/X1010A8.836.8108.9546.1nmI/X1010A3.915.946.5作出两种不同波长的光电流随光强的变化图，如下：光电流随光阑直径的变化8060402024435.8nm546.1nm6810光阑直径/mm我们可以看出：1）同一种波长下，光电流随光阑直径的增大

9、而增大。由于数据点有限，不能表明光阑面积（即光强的大小）同光电流的具体关系，是否是线性的，也就无从得知。所画出的图形如下：光电流随光强的变化光阑面积/mmA22）不同波长下，若光阑直径相等，即光强相同，光的频率越大，光电流越大；并且频率大的光变化也快。在光强较弱时，不同的光产生的光电流大小相差无几，但当光强变大后，两者差距逐渐变大。4在VAK=30.0V的情况下，保证光阑直径为8mm，测量两种光强下，光电流与入射距离的变化关系如下表和下图所示：入射距离L4038363433I/X1010A117.1133.3146.8174.3184入射距离L4039383736353433I/X1010A42.34445.549.757.259.466.674.1光电流随入射距离的关系435.8nm546.1nmOOOOOOOOOOO0864208642211111<4)H(0蔬电光323436384042入射距离/mm入射距离增大，光强势必会减小，由图可知，光电流变小，这样的结论和以上改变光阑直径所得结论相一致。对于不同的光波，频率大的光在相同的光强条件下，获得的光电流较大。实验总结：1) 实验中改变入射距离处误差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量计算。2) 通过实验得到了