光電效應(yīng)實驗

1、光電效應(yīng)實驗?zāi)暇├砉ご髮W(xué)物理實驗中心南京理工大學(xué)物理實驗中心物理概念：物理概念：光電效應(yīng)光電效應(yīng) 在一定頻率光的照射下，材料表面發(fā)出電子在一定頻率光的照射下，材料表面發(fā)出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫光電子。的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫光電子。赫茲赫茲 德國物理學(xué)家赫茲德國物理學(xué)家赫茲（Heinrich Heinrich Rudolf HertzRudolf Hertz，1857-18941857-1894） 在在18871887年年在實驗中首次發(fā)現(xiàn)，用紫外線照射電極，在實驗中首次發(fā)現(xiàn)，用紫外線照射電極，會非常容易的產(chǎn)生電會非常容易的產(chǎn)生電火火花，這是光電效花，這是光電效應(yīng)實

2、驗的應(yīng)實驗的雛雛形。形。 德國物理學(xué)家普朗克（德國物理學(xué)家普朗克（Max Karl Ernst Max Karl Ernst Ludwig PlanckLudwig Planck，1858-19471858-1947）在）在19001900年研究黑年研究黑體輻射時，體輻射時，提提出了量子假說，即電出了量子假說，即電磁磁波所波所攜攜帶帶的能量只能以能量包的形式釋放。他引進了一的能量只能以能量包的形式釋放。他引進了一個物理普適常數(shù)，即個物理普適常數(shù)，即普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)，是微觀現(xiàn)象，是微觀現(xiàn)象量子特性的表征。量子特性的表征。普朗克普朗克一、歷史背景一、歷史背景 德國科學(xué)家愛因斯坦（德國科學(xué)家愛因

3、斯坦（Albert Albert EinsteinEinstein，1879-19551879-1955）推進了普朗克假）推進了普朗克假設(shè)，給出了設(shè)，給出了光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)方程，成功解釋了，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象。因光電效應(yīng)現(xiàn)象規(guī)律的光電效應(yīng)現(xiàn)象。因光電效應(yīng)現(xiàn)象規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，獲得發(fā)現(xiàn)，獲得19211921年諾貝爾物理學(xué)獎。年諾貝爾物理學(xué)獎。 1916 1916年美國物理學(xué)家羅伯特年美國物理學(xué)家羅伯特密立根密立根(Robert Andrews Millikan,1868(Robert Andrews Millikan,18681953)1953)歷歷經(jīng)十年，發(fā)表了光電效應(yīng)實驗結(jié)果，驗證了經(jīng)十年

4、，發(fā)表了光電效應(yīng)實驗結(jié)果，驗證了愛因斯坦的光量子說。因基本電愛因斯坦的光量子說。因基本電荷荷和光電效和光電效應(yīng)的工作，獲應(yīng)的工作，獲19231923年諾貝爾物理學(xué)獎。年諾貝爾物理學(xué)獎。密立根密立根愛因斯坦愛因斯坦二、社會應(yīng)用二、社會應(yīng)用-圖像傳感器圖像傳感器能源能源工業(yè)控制與測量工業(yè)控制與測量 光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術(shù)中占有非常重要的地位。 光敏傳感器的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、光電耦合器、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。其它應(yīng)用其它應(yīng)用三、光

5、電效應(yīng)規(guī)律三、光電效應(yīng)規(guī)律 1）光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，時間不超過）光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，時間不超過10-9s。2）任何金屬都有一個能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低照）任何金屬都有一個能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低照射光頻率，叫做射光頻率，叫做極限頻率。極限頻率。3）光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而）光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，而與入射光強度無關(guān)。增大，而與入射光強度無關(guān)。4）不同光照頻率下，）不同光照頻率下，截止電壓截止電壓不同不同A為金屬逸出功 普朗克常數(shù)的求解：普朗克常數(shù)的求解： 愛因斯坦光電效應(yīng)方程：愛因斯坦光電效應(yīng)方程：當(dāng)光電管上所加電壓等于于截止電壓時，光電流為零，當(dāng)光電

6、管上所加電壓等于于截止電壓時，光電流為零，有如下關(guān)系有如下關(guān)系計算可得計算可得Amvhv202120021mveUAhveU0eAvehU04）不同光照頻率不同光照頻率下，下，截止電壓截止電壓不同。不同。5）截止電壓截止電壓與入射光頻率成線性關(guān)系。與入射光頻率成線性關(guān)系。6）光電流強度與）光電流強度與入射光的強度入射光的強度成正比。成正比。7）光電流強度與入射光的頻率不成正比。）光電流強度與入射光的頻率不成正比。7）驗證光電效應(yīng)第一定律）驗證光電效應(yīng)第一定律光電效應(yīng)第一定律：光電效應(yīng)第一定律： 當(dāng)當(dāng)光源光源頻率一定或光源頻譜分布一定時，飽和頻率一定或光源頻譜分布一定時，飽和光電流光電流Im與陰極的光通量與陰極的光通量有嚴(yán)格的正比關(guān)系。有嚴(yán)格的正比關(guān)系。 實驗裝置中實驗裝置中點光源點光源照射到光電管陰極的光通量照射到光電管陰極的光通量正比于正比于1/L2， 其中其中L為入射距離為入射距離。 由實驗測得由實驗測得Im與與1/L2 關(guān)系，就可驗證光電