对光电效应与普朗克常量测定实验的探究

《对光电效应与普朗克常量测定实验的探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、对光电效应与普朗克常量测定实验的探究摘要：本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程•观察光电效应现象，深入探究该实验细节，对两种测量截止电压值方法进行对比研究，并加深对光电效应规律的理解。关键字：光电效应、截止电压;爱因斯坦光电效应方程；光电流；普朗克常ThestudyofPhotoeIectrieeffectAbstractInthispaper,commonIyusedinuniversityphysicsexperimentmeasuringPIanck,

2、sconstantphotoeIectriceffectofthebasicprincipIesofexperimentsandexperimentaioperations,verifiedEinsteirfsphotoeIectrieeffectequationandtheaccuratemeasurementofthePlanekconstantandtheredIimitfrequencyofexperimentalprocessofcarefuIanalysisofthedata,soastocarryoutfurth

3、erexpIorationandanalysis,andsomeideaofitKeywordsPhotoelectriceffect;Photocurrent;Planckconstant光电效应概述：光电效应是指一定频率的光照射到金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。1887年德国物理学家H.R.赫兹发现电火花间隙受到紫外线照射时会产生更强的电火花。赫兹的论文《紫外光对放电的影响》发表在1887年《物理学年鉴》上。论文详细描述了他的发现。赫兹的论文发表后，立即引起了广泛的反响，许多物理学家纷纷对此现彖进行了研究，用紫外光

4、或波长更短的X光照射一些金属，都观察到金属表面有电子逸出的现象，称之为光电效应。对于光电效应的实验规律，经典的波动理论无法给出圆满的解释。1905年爱因斯坦受普朗克量了假设的启发，提出了光量了假说，BP：一束光是一粒一粒以光速C运动的粒子流，这些粒子称为光子，光子的能量为E=hv（h为普朗克常数，v为光的频率）。根据光量子假说，爱因斯坦给出了著名的光电效应方程,并成功地解释了光电效应的各条实验规律。1912-1915年间，密立根以卓越的研究方法和精湛的实验技术，检验了爱因斯坦1905年提出的光电效应公式。于1916年发表论文证

5、实了爱因斯坦方程的正确性，并直接运用光电方法对普朗克常数h作了首次测量。1922年，康普顿发现了“康普顿效应”，他采用单个光子和自由电子的简单碰撞理论，对这个效应做出了满意的理论解释，进-•步证实了爱因斯坦的光子理论。密立根和康普顿的精密实验研究终于确立了光量了论的地位。光电效应实验原理:光电效应是电磁波理论所无法解释的。1905年爱因斯坦依照普朗克常量的量了假设，提出了关于光的本性的光了假说：当光与物质相互作用时，其能流集中在一些叫光子的粒子上，每个光子都具冇能量/w,其中〃是普朗克常数，u是光的频率。当金属屮的自由电子从入

6、射光屮吸收一个光子的能量/2U吋，一部分消耗于电子从金属表面溢出所需要的逸出功W,其余转变为电子的动能。根据能量守恒冇：19hu=-mVn；+W上式称为爱因斯坦方程，其中加是光电子质量，V是光电子离开金属表面时/M的最人速度。如图（1）所示，是研究光电效应的一种简单实验装置，在光电管的阳极A和图(1)阴极KZ间加上直流电压t/・当用单色光照射阴极K时，阴极上就会冇光电子逸出，它们将在加速电场的作用下飞向阳极A而形成电流/,称为光电流。光电效应具有下列儿个规律：(1)饱和光电流强度人与入射光强成正比若用一定频率和强度的单色光照射

7、阴极K,改变加在A和K两极的电压［/,测量光电流/的变化，则可得到如图(2)所示。实验表明，光电流/随着正向电压U的增大而增大，并逐渐趋于饱和值人；而且，饱和电流的大小与入射光强成正比。(2)光电子的最大动能随入射光频率的增加而增加，与入射光强无关。如图(3)所示，当A和K两极电压为零时，光电流不为零；只有当两极间加了反向电压U=-us<0时，光电流/才为零，/称为截止电压。当t/=0时两极间没冇外加屯场，冇光电子具冇足够的动能从阴极飞到阳极，从而形成光电流;只有当加一个反向屯压，并且足够大以至于等于寸，就是那些具有最大初动能

8、的光电子，也必须将其初动能全部用于克服外电场力做功，从而在外电场的作用下刚刚到达阳极，就返冋阴极，使其在回路屮不形成光电流，因此有⑶红限频率如图⑷所示，当入射光频率逐渐增大吋，截止电压将随之线性地增加；而A且当入射光频率小于某值，截止电压为零，这一频率称为截止频率或红限频率，