大学物理实验教案实验名称：光电管特性测定 1 实验目的1）掌握光电管的伏安特性和光电特性的测定方法2）进一步理解光电效应2 实验仪器双路输出直流稳压电源、微电流测量仪、TH-V型直流数字电压表、GD型光电效应实验暗箱3 实验原理（一） 光电管的光电效应及伏安特性曲线用一定频率的光照射在金属（或半导体）表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子，光电子定向流动形成光电流本实验用的光电管是由光敏物质做阴极，金属网做阳极，封闭在玻璃管内而成按照爱因斯坦“光量子”的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子电子所获得的能量一部分用来克服金属表面对它的束缚，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的能量光电方程如下式 （1）式中h为普朗克常数，为光电子频率，为光子能量，A为金属的逸出功，为光电子初动能由式中可知，若光子能量时，则不能产生光电子，刚好能使金属发射电子的照射光的最低频率，称为该金属的“红限”，不同的金属材料有不同的“红限”实验发现，照射光的频率在“红限”以上，如果照射光越强，发射光电子数则越多，光电流也越大。
在照射光强度一定情况下，加速电压增大则光电流也随着增加图38-1是光电管伏安特性曲线图38-2是测试伏安特性曲线电路原理图曲线（1）、（2）分别表示照射光强度不同的伏安特性曲线，曲线（1）照射光比（2）强，光电流较大伏安特性曲线可分段解释，光电流随着加速电压增加而增加，到饱和点后，加速电压增加但光电流不再增加，此时的光电流被称为饱和光电流IH当加速电压时仍有光电流，这说明从阴极逸出的电子具有初动能，在没有加速电压作用仍有一部分光电子跑向阳极而形成电流要使光电流为零必须加反向电压，光电流为零时的反向电压（负值）Va称为截止（遏止）电压VI＋ － Va光强较大光强较小数字电压表微电流表电 源图38—2 光电管伏安特性测量原理图图38—1 光电管伏安特性曲线 / （二）光电流和照射光强度的关系实验发现，饱和光电流强度与照射光强度P成正比要测定光电流和照射光强度的关系有两种办法：一是改变照射光的强度；二是保持照射光的强度不变而改变照射光源与光电管阴极K间的距离若光源可 视为点光源，根据照射第一定律 (A是点光源光线垂直照在物体表面上的照度，P是光源的发光强度，是被照射面到光源的距离平方)。
IH（nA） 0 (cm-2) 图38—3 光电管光电特性曲线 在光源发光强度P不变（即灯泡工作电压不变），因而在实验中测定r和对应值，然后以为横坐标，IH为纵坐标，便可得出饱和光电流和照度的关系曲线，即光电特性曲线，如图38-3所示 4 教学内容1．简要讲解实验原理（光电效应现象，光电管的伏安特性和光电特性）2．介绍有关仪器及其使用方法（微电流表，电压表，电源，暗箱），在讲解仪器时结合提问题检查学生的预习情况3．讲解实验操作要领及操作难点①微电流表，电压表使用之前要先调零②接线时注意分清光源电源和加速电压电源③按照图38—2连接电路，并演示如果调节加速电压④讲解如何测定截止电压4．检查学生实验状况及测量结果，并给出相应的评定结果。
5．根据评分标准批改实验报告并给出成绩5 实验教学组织及教学要求1． 教学组织1） 检查学生的预习实验报告，同时给学生5-10分钟时间熟悉仪器，对本实验有一定的感性认识2） 讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生对实验原理的理解3） 随时注意学生的实验操作过程，及时指导并解决学生实验中出现的突发情况4） 检查每个学生的实验数据，记录实验情况2． 教学要求1） 初步了解光电效应现象2） 研究光电管的伏安特性3） 研究光电管的光电特性4） 掌握如何使用双路输出直流稳压电源，微电流测量仪以及 电压表6 实验教学重点及难点1）重点：光电管伏安特性和光电特性的测定2）难点：①电路的连接 ②加速电压的调节 ③截止电压的测量7 实验中容易出现的问题1）在调节加速电压的时候没有分清光源电压和加速电压导致灯泡烧坏2）测量截止电压的时候，没有理解截止电压的意义导致接线错误8 实验参考数据表一 光电管伏安特性测定数据（以r=15cm为例）U（v）I（×10－8A）U（v）I（×10－8A）U（v）I（×10－8A）0.211.83.842.917.047.90.419.84.043.018.048.00.623.44.243.119.048.00.828.44.443.220.048.11.032.94.643.321.048.21.235.14.843.622.048.41.437.45.043.923.048.51.639.56.044.524.048.61.840.47.045.225.048.72.040.78.045.826.048.82.241.19.046.427.048.92.441.310.046.828.049.02.641.511.047.22.841.812.047.6－0.240.03.042.013.047.73.242.314.047.93.442.515.048.03.642.716.047.9表二光电管光电特性测定数据r（cm）1/r2（cm-2）IH（×10－8A）25.000.001628.523.000.001931.521.000.002334.719.000.002838.717.000.003543.315.000.004448.513.000.005954.4作图法处理数据图一：光电管伏安特性曲线图二 光电管光电特性曲线9 实验结果检查方法检查数据是否大概符合伏安特性曲线，并检查表一中加速电压为20v与表二中r＝15cm的数据是否相差较小。
10 课堂实验预习检查题目1） 检查是否有按照预习报告纸上的要求撰写完整的预习报告，包括实验目的、实验所需器材、实验涉及的物理量及主要计算公式、实验内容、简要步骤及注意事项、数据表格等）重点检查数据表格是否正确，是否包含要测量的所有物理量；2） 光电效应现象描述以及光电方程如何理解3） 实验注意事项；如：电路接好后要检查，电源开关打开时要先把调节旋钮逆时针旋转到头等11 思考题1） 为什么当加速电压为零时，光电流I不为零？如何使I为零？2） 光源跟光电管靠得太近时（即r较小时），误差就较大，为什么？3） 本实验中如何使小灯泡为点光源且发光强度不变？4） 试分析光电管伏安特性测定中，可能出现的系统误差，应如何处理以消除其影响？ 友情提示：方案范本是经验性极强的领域，本范文无法思考和涵盖全面，供参考!最好找专业人士起草或审核后使用 。