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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光电效应预习报告广东第二师范学院实验预习报告光电效应【实验目的】了解光电效应的规律，加深对光的量子性的认识。测量普朗克常量h。【实验仪器】ZKY-GD-4光电效应实验仪，其组成为：微电流放大器，光电管工作电源，光电管，滤色片，汞灯。如下图所示。【实验原理】光电效应的实验原理如图1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迁移构成光电流，改变外加电压，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。光电效应的基本实验事实如下：对应于某一频率,光电效应的I-
2、有一电压U0,当电压。(2)当成正比。关系如图2所示。从图中可见，对一定的频率，时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P(3)对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图3所示。(4)截止电压U0与频率的关系如图4所示，与成正比。当入射光频率低于某极限值生。时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产(5)光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为秒的数量级。按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面上，而是集
3、中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率的概念，频率为的光子具有能量E=h，h为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次被金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：式中，A为金属的逸出功，为光电子获得的初始动能。由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电流才为零，此时有关系：阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位的升高，阳极对阴极发射的电
4、子的收集作用越强，光电流随之上升；当阳极电压高到一定程度，已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极，再增加时I不再变化，光电流出现饱和，饱和光电流的大小与入射光的强度P成正比。光子的能量的能量与光强无关，只与光子?的频率成正比，将式改写为上式表明，截止电压U0是入射光频率?的线性函数，如图2，当入射光的频率?0时，截止电压U0?0，没有光电子逸出。图中的直线的斜率个正的常数：由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的U0?曲线，并求出此曲线的斜率，就可以通过式求出普朗克常数h。其中量。是电子的电k?he是一U0-v直线2、光电效应的伏安特性曲线下图是利用光电管进行光电效应实验的原理图。频率为、强度为
5、的光线照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出。如在阴极K和阳极A之间加正向电压UAK，它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用，随着电压UAK的增加，到达阳极的光电子将逐渐增多。当正向电压增加到Um时，光电流达到最大，不再增加，此时即称为饱和状态，对应的光电流即称为饱和光电流。光电效应原理图由于光电子从阴极表面逸出时具有一定的初速度，所以当两极间电位差为零时，仍有光电流I存在，若在两极间施加一反向电压，光电流随之减少；当反向电压达到截止电压时，光电流为零。爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极，且阳极很小的理想状态下导出的。实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小，
6、所以实验中存在着如下问题：暗电流和本底电流存在，可利用此，测出截止电压。阳极电流。制作光电管阴极时，阳极上也会被溅射有阴极材料，所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上，阳极上也有光电子发射，就形成阳极电流。由于它们的存在，使得IU曲线较理论曲线下移，如下图所示。伏安特性曲线五、实验步骤1、调整仪器(1)连接仪器；接好电源，打开电源开关，充分预热。(2)在测量电路连接完毕后，没有给测量信号时，旋转“调零”旋钮调零。每换一次量程，必须重新调零。(3)取下暗盒光窗口遮光罩，换上滤光片，取下汞灯出光窗口的遮光罩，装好遮光筒，调节好暗盒与汞灯距离。2、测量普朗克常数h将电压选择按键开关置于22V档，将“电流量程”选择开关置于A档。将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上。将直径为4mm的光阑和的滤色片装在光电管电暗箱输入口上。从高到低调节电压，用“零电流法”测量该波长对应的U0，并数据记录。依次换上、的滤色片，重复步骤、。测量三组数据你，然后对h取平均值。3、测量光电管的伏安特性曲线目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
