
(1) 根据爱因斯坦光电效应方程:1/2mvv=hv-Wk
式中m为电子质量,v为光电子的最大速度,Wk为该金属的逸出功,它的大小与入射光频率v无关,只决定于金属本身的属性.
一束频率为v的单色光入射在真空光电管的光阴极K上.在光电管的收集极(阳板)C和光阴极K之间外加一反向电压,使得C、K之间建立起的电场,对光阴极中逸出的光电子起着阻挡它们到达收集极的作用(减速作用).随着两极间负电压的逐渐增大,到达收集极的光电子,亦即流过微电流计G的光电流将逐渐减小.当U=Uo`时,光电流将为零.此时逸出金属表面的光电子全部不能到达收集极.Uo`称为外加遏止电势差.
(2)由于光电管在制造过程中的工艺问题及电极结构上的种种原因,在产生阴极光电流的同时,还伴随着下列两个主要物理过程:
反向电流,光电管制作过程中,工艺上很难做到阳极不被阴极材料所沾染,而且这种沾染在光电管使用过程中还会日趋严重.所以当光射到阳极C上或阴极K漫反射到阳极C上,致使阳级C也发射光电子,而外电场对这些光电子却是一个加速场,因此它们很容易到达阴极而形成反向电流.
暗电流和本底电流,当光电管不受任何光照射时,在外加电压下光电管仍有微弱电流流过,称为光电管的暗电流.其原因主要是热电子发射及光电管管壳漏电所致.本底电流是因为室内各种漫反射光射入光电管所致.暗电流和本底电流均使光电流不可能降为零,且随电压的变化而变化,形成光电管的暗特性.由于上述两个因素的影响,实测电流实际上是阴极光电流、阳极光电子形成的反向电流及暗电流的代数和.
四、误差分析
产生误差的原因可能为:
1.反向电流的作用造成误差.
2.暗电流和本地电流对实验结果的影响,暗电流产生的主要原因是热电子发射及光电管管壳漏电所致,本地电流是因为室内各种漫反射光射入光电管所致,暗电流和本底电流使光电流不可能降为零,形成光电管的暗特性.
四、实验方案
(1) 打开汞灯和微电流测试仪,均遇热20分钟左右进行测量.
(2) 调节光电管前后位置,尽量缩小入射光的光斑,以减少杂散光的影响.
(3)调节光电管上下左右的位置,使入射光照到阴极圈的中间,以免入射光直接照到阳极面产生强大的反向电流.
(3) 调好微电流测试仪.
(4) 将波长选择盘转到遮光位置,转动“电压调节旋钮”旋钮,从-2至0v之间,每隔0.2v记一次想对应的电压和电流值,作出暗电流特性曲线.
(5) 将波长选择盘转到365nm位置,从-2v开始测,转动加速电压调节旋钮,每隔0.1v记一次相对应的电流和电压值,直到“微电流指示”数字表接近满度为止.然后作光电流特性曲线.找出光电流特性曲线与暗电流特性曲线的交点所对应的电势差Uo`.
(6) 将波长选择旋钮分别转到405nm、436nm、546nm、577nm位置,按上述同样的方法作出各单色光对应的光电流特性曲线,及所对应的Uo`.
(7) 利用上面测得的数据,作Uo'——v图线,求h出,并与公认值比较.
五、讨论与分析
(1) 汞灯需冷却后再启动,否则会影响其寿命;
(2) 光电管应保存在暗箱内,实验时也应尽量减少光照,故实验不读数时应将波长选择旋钮转到暗的位置.
六、参考资料
《物理实验教程》
你好
具体的实验器材
汞灯
镜子
测量
光电效应
的仪器(
电流计
)等
我所知道的有两种
一种是用不同透
光强
度的
滤光镜
以得到不同光强
一种是通过换不同
透光镜
得到不同波长的光
关键在于找到临界波长,再利用爱因斯坦光电方程以及动量与波长关系求出h
注意实际操作时要利用补偿法将误差电流消掉
否则电流计测得的数值将出现大误差
hf=W+1/2mv^2
f为光子的频率,
W为电子在该金属的
逸出功
1/2mv^2为电子逸出后的最大初动能,
可求出
普朗克常数
h
以上仅供参考
1、E=hv-W。一束光打到一块金属上,光的频率是v
,我们知道 hv
是一个光子的能量,即这束光的最小的能量,金属中电子要摆脱原子核的束缚飞出金属表面就需要吸收能量,及吸收一个光子,但是如果光子的能量不足以让电子飞出金属表面,电子式飞不出来的,我们就没看到有光电子。若是能量大于所需能量(即逸出功W),就可以发生光电效应(更确切的说是外光电效应,还有一个就是内光电效应,即吸收了光子发生跃迁,没有脱离金属),并且多余的能量转化为光电子的动能,即E。
2、太阳能电池、光电传感器(光控路灯、数码照相机、光敏电阻、二极管、三极管等)。
3、电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量,称为逸出功。
4、可以,减速电位法,用能量守恒定律
但是一部分被吸收,一部分逸出,你测得的只是逸出功率 但是这只能做参考,因为测量存在不确定度,变量很多,你无精确控制。
5、光电管窗口。
在位移测量上的不确定量(标准差) Δx,和同方向在动量测量上的不确定量 Δp有如下关系:ΔxΔp≥1/2?。还有其他组物理测量量依循这样的关系,例如能量和时间。
光电效应,光逐出每个电子的动能Ek,Ek可表示为:Ek=hv-Φ;Φ示功函数,就是从物质表面逐出电子需要的最小能量。
普朗克常数用以描述量子化、微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值。例如,一束具有固定频率?ν?的光,其能量 Ei可表示为:Ei=hv。
有时使用角频率?ω=2πν?:E=n?w。
什么是普朗克常数:
普朗克常数记为h,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。
这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hν,ν为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。在不确定性原理中,普朗克常数有重大地位,粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数。
千克的定义由普朗克常数决定,其原理是将移动质量1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量。