光电效应的实验及理论研究

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1、JISHOUUNIVERSITY本科生毕业论文题g:光电效应理论及实验探讨作者：杨麟学号：20124052001所属学院：物理与机电工程学院专业年级：2012级应用物理专业指导教师：郭云雯职称：教授完成时间：2016年4月27日吉首大学教务处制光电效应的理论及实验探讨杨麟(吉首大学物理与机电工程，湖南吉首416000)扌商要：为了更加深入的探索“光与电之间的相互转换”这一未來的热门领域，分析了光电效应产生的基本原理和实验规律，并用实验加以验证，为以后进一步的研究打下了基础。关键词：光电效应；光电子；频率；遏止电压TheoreticalandExperimentalInvesti

2、gationofthephotoelectriceffectYanglin(CollegeofPhysics,MechanicalandElectricalEngineering,JishouUniversity,Jishou,Hunan416000)Abstract:Formorein-depthexplorationofHmutualconversionbetweenlightandelectricity/1thenexthotarea,analyzesthebasicprinciplesandlawsofthephotoelectriceffectexperimentge

3、neratedandverifiedbyexperiment,forfurtherresearchlaidthefoundationforlate匚Keywords:thephotoelectriceffect;Optoelectronics;frequency;Curbvoltage引言光电效应是指光照射到金属上，引起物质的电性质发牛变化的这一•类现象的总和。山慫国物理学家赫兹于1887年发现，而止确的解禅为爱因斯坦所提出。口20世纪70年代以来，随着社会的发展和科技创新，越來越多的人把焦点集中在対光能和电能的运用，山于光电效应能实现光能和电能之间的转换，因此也有了越來越多了

4、的应用。特别是近30年，光电效应更是广泛的应用于工业和军事领域，已经成为人类文明发展不可缺失的一部分！木文较为详细的介绍了光电效应的理论知识及发展历史，并设计实验加以验证。1•光电效应的理论探讨1.1光电效的含义在物理学屮，光电效应是一个重要而神奇的现象。物质在高于某特定频率的光波照射下，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现彖被人们统称为光电效应。其中光电效应分为光电了发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种发生在物体表面，使物体内的电子逸出物体表面，称为外光电效应。后两种发生在物内部，使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位Z间产生电位差或引起材料电导率的变化，称为内光

5、电效应。1.2光电效应的理论发展和研究历史德国物理学家赫兹在1887年川莱顿瓶做放电实验观察到了光电效应和电磁波的发射与接收,正是这个实验中赫兹注意到当紫外光照射在火花隙的负极上，放电就比较容易发生。赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后，引起物理学界广泛的注意，许多物理学家进行了进一步的实验研究。1888年，徳国物理学家霍尔瓦克斯(WilhelmIlallwachs)证实，这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。1899年，J.J.汤姆孙用巧妙的方法测得产生的光电流的荷质比，获得的值与阴极射线粒子的荷质比相近，这就说明产牛的光电流和阴极射线一样是电子流。这样，物理学家就认识到

6、，这一现彖的实质是由于光(特别是紫外光)照射到金属表而使金属內部的口由电子获得更大的动能，因而从金属表面逃逸出來的一种现彖°1899—1902年，勒纳德(P.Lenard,1862—1947)对光电效应进行了系统的研究，并首先将这一现象称为“光电效应”。为了研究光电子从金属表面逸出时所具有的能量，勒纳徳在电极间加一可调节反向电压，直到使光电流截止，从反向电压的截止值，可以推算电了逸出金属表面时的最大速度。他选川不同的金属材料，用不同的光源照射，对反向电压的截止值进行了研究，并总结出了光电效应的一些实验规律。根据动能定理：eU=imv2,可以计算出发射电子的能量。由此口J以得出：

7、hf=

8、mv2+I+W深入的实验发现的规律与经典理论存在诸多矛盾，但许多物理学家还是想在经典电磁理论的框架内解释光电效应的实验规律。有一些物理学家试图把光电效应解释为--种共振现象，但也不能完全合理。勒纳徳在1902年提出触发假说，假设在电子的发射过程屮，光只起触发作用，电子原本就是以某一•速度在原子内部运动，光照射到原子上，只要光的频率与电子本身的振动频率一致，就发生共振，电子就以其自身的速度从原子内部逸出。勒纳徳认为，原子里电子的振动频率是特定的，只有频率合适的光才能起触发作用。勒纳徳的