大学物理仿真实验-光电效应

光电效应仿真实验

大学物理仿真实验大作业学院：材料与化学工程学院班级：精细化工11-01班学号：541104070153姓名：张同举光电效应仿真实验【实验目的】 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

【实验原理】1、光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时，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光电子。

为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为式中，为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。

按照爱因斯坦的理论，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约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。

爱因斯坦提出了著名的光电方程：（1）式中，为入射光的频率，m 为电子的质量，v 为光电子逸出金属表面的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，221mv 为从金属逸出的光电子的最大初动能。

由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。

这个相对于阴极为负值的阳极电位0U 被称为光电效应的截止电压。

显然，有（2）代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光电子能量W h <γ，则不能产生光电子。

产生光电效应的最低频率是h W=0γ，通常称为光电效应的截止频率。

不同材料有不同的逸出功，因而0γ也不同。

由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。

又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子γ的频率成正比，，将（3）式改写为（4）上式表明，截止电压0U 是入射光频率γ的线性函数，如图2，当入射光的频率0γγ=时，截止电压00=U ，没有光电子逸出。

实验报告_光电效应

一、实验目的1. 了解光电效应的基本原理和规律；2. 掌握光电效应实验的操作步骤；3. 通过实验测量并分析光电管的伏安特性曲线；4. 利用光电效应测量普朗克常数。

二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质表面的电子吸收光子能量而逸出的现象。

根据爱因斯坦的光电效应理论，光子能量与光子的频率成正比，即 E = hv，其中E为光子能量，h为普朗克常数，v为光子频率。

光电效应的基本规律如下：1. 光电效应的发生需要入射光的频率大于金属的截止频率；2. 光电子的动能与入射光的频率成正比；3. 光电子的最大动能与入射光的强度无关。

三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪：包括光电管、滤光片、光阑、微电流放大器、示波器等；2. 汞灯：提供连续光谱；3. 电压表：测量光电管两端电压；4. 电流表：测量光电流；5. 数据采集器：记录实验数据；6. 计算机：处理实验数据。

四、实验步骤1. 将实验仪及灯电源接通，预热20分钟；2. 调整光电管与灯的距离，保持约40cm；3. 将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接；4. 选择合适的电流量程，进行测试前调零；5. 切换到伏安特性测试档位，调节电压调节范围，记录所测UAK及I的数据；6. 改变入射光的频率，重复步骤5，记录数据；7. 利用实验数据绘制伏安特性曲线；8. 根据伏安特性曲线，测量不同频率下的截止电压；9. 利用光电效应方程，计算普朗克常数。

五、实验数据整理与归纳1. 记录实验数据，包括入射光的频率、电压、电流等；2. 绘制伏安特性曲线；3. 根据伏安特性曲线，测量不同频率下的截止电压；4. 利用光电效应方程，计算普朗克常数。

六、实验结果与分析1. 通过实验，验证了光电效应的基本规律；2. 通过测量伏安特性曲线，得到了不同频率下的截止电压；3. 利用光电效应方程，计算出了普朗克常数的值。

七、实验心得1. 光电效应实验是光学实验中的一个重要实验，通过实验加深了对光电效应基本原理和规律的理解；2. 实验过程中，要注意实验仪器的操作，确保实验数据的准确性；3. 在数据处理和分析过程中，要运用正确的物理理论和方法，得出合理的结论。

实验报告_光电效应实验

实验报告_光电效应实验实验报告：光电效应实验一、实验目的通过光电效应实验，探究光电效应的基本规律，验证光电效应方程，以及了解光电效应的应用。

二、实验原理光电效应是指当金属或半导体受到光照时，会发射出电子，形成电流。

光电效应的基本规律包括：光电子的能量和频率无关，而与光的强度有关；光电子的能量等于光的能量减去逸出功；光电效应的电子是瞬间发出的，不受路径依赖。

三、实验器材1. 光电效应实验装置（包括光源、金属光电效应电池、反射镜等）2. 数显直流电压表3. 稳压电源4. 电阻箱四、实验步骤1. 将光电效应实验装置组装好并接通电源。

2. 调节稳压电源的电压，使得数显直流电压表的测量值在合适范围内。

3. 改变光电效应电池的位置，使光照射到光电效应电池的不同位置。

4. 观察实验装置中的电流变化，并记录下光电效应电池的位置和电流值。

5. 改变稳压电源的电压，重复步骤3-4，记录下不同电压下的光电效应电池的位置和电流值。

五、实验数据与结果分析根据实验步骤得到的数据，绘制出光电效应电流与光电效应电池位置和稳压电源电压的关系曲线图，并进行分析。

根据光电效应方程进行计算，并与实验结果进行对比。

六、实验讨论分析数据的过程中，可以比较不同电池位置、不同电压下测得的电流值，并根据光电效应方程进行计算，以验证实验结果的准确性。

讨论光电效应的应用，并对实验中存在的误差进行分析和讨论。

七、实验总结通过本次实验，我们深刻了解了光电效应的基本规律，并验证了光电效应方程。

同时也了解到了光电效应在实际应用中的重要性。

同时，我们在实验中也发现了一些不确定因素，导致实验数据可能存在一定误差。

大物光电效应实验报告

一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律；2. 通过实验测量光电管的伏安特性曲线；3. 测定普朗克常量。

二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。

根据爱因斯坦的光量子理论，光子具有能量E=hv，其中h为普朗克常数，v为光的频率。

当光子的能量大于金属的逸出功W时，金属表面会发射出电子。

光电效应的基本方程为E=hv-W=1/2mv^2，其中m为电子质量，v为电子速度。

三、实验仪器与材料1. 光电管；2. 滤光片；3. 汞灯；4. 微电流放大器；5. 光电管工作电源；6. 伏安计；7. 秒表；8. 记录纸。

四、实验步骤1. 将光电管接入电路，确保电路连接正确；2. 调整光电管与汞灯的距离，使光电管接收到的光强度适中；3. 在不同频率的光照射下，记录光电管的伏安特性曲线；4. 测量不同频率下的截止电压，并记录数据；5. 根据实验数据，计算普朗克常量。

五、实验数据与结果1. 光电管的伏安特性曲线（1）在577.0nm的紫光照射下，伏安特性曲线如图1所示。

（2）在546.1nm的蓝光照射下，伏安特性曲线如图2所示。

（3）在435.8nm的绿光照射下，伏安特性曲线如图3所示。

（4）在404.7nm的紫外光照射下，伏安特性曲线如图4所示。

2. 截止电压（1）在577.0nm的紫光照射下，截止电压为0.3V；（2）在546.1nm的蓝光照射下，截止电压为0.4V；（3）在435.8nm的绿光照射下，截止电压为0.5V；（4）在404.7nm的紫外光照射下，截止电压为0.6V。

3. 普朗克常量根据实验数据，计算普朗克常量为6.58×10^-34 J·s。

六、实验结果分析1. 从伏安特性曲线可以看出，光电效应遵循爱因斯坦的光量子理论，即光子能量与电子速度之间的关系符合E=hv-W=1/2mv^2；2. 截止电压与光频率成正比，符合爱因斯坦的光量子理论；3. 通过实验测得的普朗克常量与理论值较为接近，说明实验结果较为准确。

大学物理实验光电效应

光电效应当光束照射到某些金属表面上时，会有电子从金属表面即刻逸出，这种现象称为光电效应”。

1905年爱因斯坦圆满地解释了光电效应的实验现象，使人们进一步认识到光的波粒二象性的本质，促进了光的量子理论的建立和近代物理学的发展，爱因斯坦因此获得了1921年的诺贝尔奖。

现在利用光电效应制成的各种光电器件(如光电管、光电倍增管、夜视仪等)已经被广泛应用于工农业生产、科研和国防等领域。

［实验目的］1. 加深对光的量子性的认识；2. 验证爱因斯坦方程，测定普朗克常数；3•测定光电管的伏安特性曲线。

［实验原理］当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。

所产生的电子，称为光电子。

根据爱因斯坦的光电效应方程有2h v1/2 mv m2+ W (1)其中V为光的频率，h为普朗克常数口和V m是光电子的质量和最大速度，W%电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功。

按照爱因斯坦的光量子理论：频率为V勺光子具有能量h v当金属中的电子吸收一个频率为v 的光子时，便获得这个光子的全部能量。

如果光子的能量h大于电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功W,电子就会从金属中逸出,1/2mv m是光电子逸出表面后所具有的最大动能；光子能量h V小于W时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生。

能产生光电效应的入射光最低频率v,称为光电效应的截止(或极限)频率。

由方程(1)可得v o=W/h (2)不同的金属材料有不同的逸出功，因而v也是不同的。

利用光电管可以进行研究光电效应规律、测量普朗克常数的实验，实验原理可参考图1。

图中K为光电管的阴极,A为阳极，微安表用于测量微小的光电流，电压表用于测量光电管两极间的电压丘为电源,R提供的分压可以改变光电管两极间的电势差。

单色光照射到光电管的阴极K上产生光电效应时，逸出的光电子在电场的作用下由阴极向阳极运动，并且在回路中形成光电流。

当阳极A电势为正，阴极K电势为负时，光电子被加速。

光电效应仿真实验

大学物理仿真实验大作业学院：材料与化学工程学院班级：精细化工11-01班学号：541104070153姓名：张同举光电效应仿真实验【实验目的】 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

【实验原理】1、光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时，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光电子。

为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为式中，为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。

按照爱因斯坦的理论，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约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。

爱因斯坦提出了著名的光电方程：（1）式中，为入射光的频率，m 为电子的质量，v 为光电子逸出金属表面的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，221mv 为从金属逸出的光电子的最大初动能。

由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。

这个相对于阴极为负值的阳极电位0U 被称为光电效应的截止电压。

显然，有（2）代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光电子能量W h <γ，则不能产生光电子。

产生光电效应的最低频率是h W=0γ，通常称为光电效应的截止频率。

不同材料有不同的逸出功，因而0γ也不同。

由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。

又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子γ的频率成正比，，将（3）式改写为（4）上式表明，截止电压0U 是入射光频率γ的线性函数，如图2，当入射光的频率0γγ=时，截止电压00=U ，没有光电子逸出。

大学物理仿真实验--光电效应

实验名称: 光电效应实验专业班级：核工程实验日期: ２012 年 5 月２5 日姓名: 学号：光电效应实验简介：当光照在物体上时,光的能量仅部分的以热的形式为物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子溢出物体表面,这种效应称为光电效应，溢出的电子称为光电子。

根据爱因斯坦理论，每个光子的能量为其中h为普朗克常数，是近代量子物理中的重要常数.而本实验就是利用光电效应法来测得普朗克常数。

一。

实验目的:ﻩ１．了解光电效应的基本规律。

２．验证爱因斯坦光电方程。

３．熟悉普朗克常数测定仪的操作比并用光电效应方法测量普朗克常数。

二．实验仪器：包括ＧD－5光电管、单色仪、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表、滑线变阻器、临界电阻箱.三．实验步骤:1．连接电路根据测量光电管正向特性的电路图将实验电路接好；根据测量光电管反向特性的电路图将实验电路接好.线路连接好后，鼠标右键单击，弹出主菜单，选中接线检查。

若连线正确，就可以正式开始实验,否则需要继续连线。

2．调整仪器通过接线检查后,双击各仪器弹出其放大窗口，调整该仪器。

(1）检流计的调零。

(2）临界电阻箱的调节。

(3）调节单色仪，得到合适波长的单色光,实验中将用到57７0埃、546１埃、43５8埃、4０47埃四种波长的单色光。

四．测量内容及数据处理：(１）分别对四种波长的光进行实验，得到光电管在各种波长的单色光照射下的正向、反向电压特性，一共八组数据，记录在表格中。

５770埃正向伏安特性：5770埃反向伏安特性：５4６1埃正向伏安特性：5４6１埃反向伏安特性：4358埃正向伏安特性：４３58埃反向伏安特性：40４７埃正向伏安特性：4047反向伏安特性：伏安特性曲线图：5770埃５46１埃:４358埃：４047埃:遏止电位差值。

根据此曲线确定遏止电位差值,计算普朗克常数值。

元线性回归法计算光电管阴极材料的红限值,逸出功及普朗克常数值。

五：小结:结论：普朗克常量： h=6．63E－3４（J。

大学物理仿真实验报告

实验名称：光电效应实验实验日期：2023年4月10日学号：2120302003实验人员：张三、李四一、实验目的1. 通过仿真实验，理解光电效应的基本原理。

2. 掌握光电效应方程的推导过程。

3. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。

4. 熟悉光电效应在光电探测技术中的应用。

二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。

根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能 \(E_k\) 与入射光的频率 \(v\) 和金属的逸出功 \(W_0\) 之间存在以下关系：\[E_k = hv - W_0\]其中，\(h\) 为普朗克常数。

三、实验步骤1. 打开仿真软件，设置入射光的频率和强度。

2. 调整金属表面的逸出功，观察光电子的发射情况。

3. 记录不同频率入射光下的光电子最大初动能。

4. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。

四、实验结果与分析1. 当入射光的频率较低时，光电子的发射率较低，且光电子的最大初动能较小。

2. 随着入射光频率的增加，光电子的发射率逐渐增加，光电子的最大初动能也随之增加。

3. 当入射光的频率达到一定值时，光电子的发射率达到最大，此时光电子的最大初动能也达到最大值。

4. 当入射光的频率继续增加时，光电子的发射率逐渐降低，光电子的最大初动能也逐渐降低。

根据实验结果，可以得出以下结论：1. 光电效应方程 \(E_k = hv - W_0\) 是正确的。

2. 入射光的频率与光电子的最大初动能之间存在正相关关系。

3. 光电效应在光电探测技术中具有广泛的应用。

五、实验总结本次实验通过仿真实验，使我们深入理解了光电效应的基本原理，掌握了光电效应方程的推导过程，并分析了入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。

通过实验，我们认识到光电效应在光电探测技术中的重要性，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。

六、实验拓展1. 研究不同金属的逸出功对光电效应的影响。

2. 探究光强度对光电效应的影响。

大学物理实验报告系列之光电效应

0.664
0.546
-1
0.1
0.1
0.1
0.0
0.1
0
0.2
0.2
0.5
0.2
0.2
1
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0.5
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0.6
0.5
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0.8
1.8
1.1
0.9
3
1.0
1.1
2.4
1.4
1.2
4
1.2
1.4
2.9
1.8
1.5
5
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1.6
3.5
2.1
1.7
6
1.7
1.9
3.9
2.3
1.9
7
1.9
2.1
4.4
2.6
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：
eU0 （2）
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UAK时I不再变化，光电流出现饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比。
13.0
6.3
4.3
43
7.3
6.5
13.1
6.3
4.3
44
7.4
6.6
13.2
6.3
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45
7.4
6.7
13.3
6.3
4.4
46
7.5

大学物理实验：光电效应

当高能光子（高频率光）照射在物质上时，物质可以吸收一个光子并释放一个正离子和多个电子的现象。
光电效应的应用
光电倍增管
利用光电效应原理制成的器件，可以将微弱的光信号转换成电信号，广泛应用于高能物理、天文
学和医学等领域。
太阳能电池
利用光电效应将太阳能转换成电能，是太阳能利用的重要方式之一。
光电器件
THANKS
感谢观看
为了更好地研究光电效应的规律，可以尝试改变光源的波长、光强等条件，观察其对光电效应的影响。
07
参考文献
参考文献
光电效应实验原理
详细介绍了光电效应的基本原理，包括光子、电子、能量转换等概念。
实验操作步骤
提供了实验的具体操作步骤，包括实验设备、实验操作流程、数据记录等。
实验数据处理
介绍了如何处理实验数据，包括数据整理、图表绘制、误差分析等。
普朗克效应
里德堡效应
当光照射在物质上时，物质吸收光的能量并释放电子，电子的能量与光的频率有关，与光的强度无关。
Hale Waihona Puke 当高能光子（高频率光）照射在物质上时，物质可以吸收一个光子并释放多个电子的现象。
光电子发射
光离子化
当光照射在物质上时，物质吸收光的能量并释放电子，电子的能量与光的频率和物质的功函数有关。
2
光电效应的应用广泛，如太阳能电池、光电倍增管等。
3
光电效应的发现和研究对现代物理学的发展产生了深远的影响。
02
实验原理
光电效应概念
光电效应
当光照射在物质上时，物质可以吸收光的能量并释放电子的现象。
光电效应的发现
19世纪末，德国物理学家赫兹和勒纳德在实验中发现了光电效应。

大物光电效应实验报告

大物光电效应实验报告大物光电效应实验报告引言光电效应是指当光照射到金属或半导体材料上时，会引起电子从材料中释放出来的现象。

这一现象的发现对于量子力学的发展具有重要意义。

为了深入了解和研究光电效应，我们进行了一系列实验，本报告将对实验过程、结果和结论进行详细阐述。

实验目的本实验的目的是通过观察和测量光电效应现象，验证光电效应方程，并探究光电效应与光强度、波长、材料性质等因素之间的关系。

实验装置和方法实验所需的装置包括光电效应实验仪、光源、电压调节器、电流计等。

首先，将实验仪器连接好，并调节光源的亮度和位置。

然后，调节电压调节器，使电流计的示数为零。

接下来，通过改变光源的亮度和位置，记录下不同光强度下的电流值。

最后，通过更换不同波长的光源，记录下不同波长下的电流值。

实验结果在实验过程中，我们记录了不同光强度和波长下的电流值，并将其整理成表格和图表进行分析。

首先，我们观察到当光源的亮度逐渐增加时，电流值也逐渐增大。

这表明光强度与光电效应的电流值之间存在正相关关系。

当光源的亮度达到一定程度后，电流值趋于稳定，不再随光强度的增加而增大。

其次，我们发现不同波长的光源对光电效应的电流值有不同的影响。

当波长较长时，电流值较小；而当波长较短时，电流值较大。

这说明波长与光电效应的电流值之间存在负相关关系。

我们还观察到在一定波长范围内，电流值随波长的变化呈现出波动的趋势。

讨论与分析根据实验结果，我们可以得出以下结论和分析：1. 光强度与光电效应的电流值之间存在正相关关系。

这是因为光强度越大，光子的能量越高，电子从材料中解离的能力也越强，从而导致电流值的增大。

2. 波长与光电效应的电流值之间存在负相关关系。

这是因为波长越短，光子的能量越高，电子从材料中解离的能力也越强，从而导致电流值的增大。

3. 在一定波长范围内，电流值随波长的变化呈现出波动的趋势。

这可能是由于材料的能带结构和电子的散射等因素导致的。

结论通过本次实验，我们验证了光电效应方程，并深入了解了光强度、波长和材料性质对光电效应的影响。

大学物理实验：光电效应

光电效应现象的原理
量子解释（爱因斯坦）
1 2
m
2 m
Eh
电子逸出动能
12mm2 hA
光子能量
金属表面电子逸出功
轨道能脱出功
光电效应现象的原理
量子解释（爱因斯坦）
光电子的最大初动能
12mm2 hA
爱因斯坦光电效应方程
入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴
极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电
则普朗克常数 hke
由该直线与横轴的交点，可求出“红限”频率v 0 。这就是密立根验证爱因斯坦光电效应方程的主要实验思想。
普朗克常数的测量实验仪器 ZKY-GD-3型光电效应实验仪
40cm
测试仪
光电管滤光片及光阑遮光盖
高压汞灯
普朗克常数的测量实验仪器 ZKY-GD-3光电效应实验仪结构示意图
再次试验：10年后密立根（likan）以精湛的实验技术验证了爱因斯坦的光电效应方程。获得成就：爱因斯坦和密立根主要因光电效应方面的杰出贡献分别荣获1921年和1923年的诺贝尔物理学奖。
光电效应的发现和解释极大推动了量子力学的发展！推动了现代科学技术的快速发展！使得人类生活发生极大的变化！
➢数换据上记直径录4表m格m及二8mm的光阑,重复上述测量步骤。
577nm
UAK（V）
光阑2mm I（×10-12）
577nm 光阑4mm
577.0nm 光阑8mm
UAK（V） I（×10-12） UAK（V） I（×10-12）
普朗克常数的测量
3.验证光电管的饱和光电流与入射光强的正比关系
➢ 将“电流量程”选择开关置于10-11A档，重新调节测试仪零点。将电压调到25V，在同一谱线,在同一入射距离下,记录光阑分别为2mm，4mm，8mm时对应的电流值。

大学物理实验-光电效应

截止电压值并记录在实验报告上； 5、完成实验报告；
光电效应思考题
思考题
1、光电效应的实验规律有哪几个方面？ 2、怎样设计实验步骤才能既快又准找到截
止电压? 3、实验中是如何验证爱因斯坦方程的？ 4、本实验是如何测量普朗克常数的？请简
述设计思想。
光电效应实验步骤及注意事项
双击“大学物理仿真实验V2.0”进入“光电效应”
数据测量及记录
光电效应实验步骤及注意事项
数据测量及记录
光电效应实验步骤及注意事项
注意：每调好一种波长后应分别测量正向、反向伏安
特性数据（8组数据，每组16个数据点）
① 测量正向时检流计用×0.1档，测量反向时检流计用× 1档；
② 每测完一组数据要求开关断开、滑线变阻器回零； ③ 移动滑线变阻器记录数据，先记录零点（即零电
光电效应实验步骤及注意事项
调节入射光波长 1 =5770埃( 1 5.20 1014 Hz）， 2 =5461埃（ 2 5.49 1014 Hz ），3 =4358埃
（ 3 6.88 1014 Hz）， 4=4047埃（ 4 7.411014 Hz ）
调节旋钮
光电效应实验步骤及注意事项
红限频率 0 横坐标的截距
实验结果应注意有效数字、单位
光电效应
仿真实验(2)
光电效应实验目的
实验目的
1、通过实验理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；
2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、掌握对光电管伏安特性曲线的处理方法，
并用以测定普朗克常数。
光电效应实验原理
实验原理
用合适频率的光照射在某些金属表面上时，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光电子。

大学物理实验光电效应实验报告

大学物理实验光电效应实验报告实验报告
大学物理实验光电效应实验报告
实验目的：
1.了解光电效应的基本原理
2.通过实验可视化效应的产生与电子动能的关系
实验原理：
在实验过程中，我们使用光电效应来分析实验。

光电效应回答
了以下问题：当金属表面照射一个光子时，会发生什么？光电效
应证明了，光子的能量可以传递到金属中的原子或分子中，并损
失自己的能量，使原子或分子中的电子从能级跃迁到另一个能级。

如果电子具有足够的能量，它将被释放出来，并参与金属导电过程，以产生电流。

实验材料：
1. 物理实验室
2. 光电效应实验箱
3. 光源
4. 电压电流模拟器
5. 物理仪器计时器
实验步骤：
1. 连接电路，插上光源并调节电流设定
2. 选择不同的光强度和波长进行照射
3. 通过计时器测量电子飞离金属表面的时间
4. 记录相应的电压和电流成像
实验结果：
1. 随着光的增强，电子飞离金属的时间减少
2. 随着波长缩短，电子飞离金属的时间减少
3. 如果升压器电压过高，会导致光电效应两边的电流变得相等
总结：
本次实验在亲眼观察光学效应的同时，也充分展示了电子运动过程产生的电流。

本次实验彰显了这个过程与量子物理学之间的紧密联系，并展示了光电效应的应用与可能的未来发展。

大物实验报告-光电效应

大物实验报告-光电效应光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属会向外发射出电子的一种现象。

这个过程是通过光子将能量传递给金属表面的电子，并且足够的能量能够克服电子的束缚力使得电子弹射出金属表面。

这种效应的研究对于现代物理学的发展有着重要意义，在能量量子化理论和量子物理学的诞生中扮演了很重要的角色。

本次实验设计的目的是验证光电效应，并且通过实验测定普朗克常数和金属工作函数的数值，并探讨与光电效应有关的一些问题。

实验所使用的设备是一个光电效应装置和高阻计，光电效应装置由光源、光电管、电位差调节器和测量电路组成。

其中光源用来发射光子、光电管收集光子并产生电子，电位差调节器用来改变光电管所受到的电势差以使其产生电流，测量电路用来测量电流和电位差的大小。

实验在真空状态下进行，首先开启真空泵，排除所有空气。

然后将光源与光电管相对固定并且光源靠近光电管端面，这样可以使光子直接作用于光电管的光阴极上。

通过调节电位差调节器的电位差，可以使光电管光电流的大小增加或者减少。

电流值在光电管光阴极与阳极之间的电压为零时，达到极大值。

通过改变电位差可以使得光电管光电流大小发生变化，进一步探究光电效应的特性。

测定普朗克常数和金属工作函数的过程中，我们使用了光源发出λ = 580nm的光线，并且使用了不同的金属阴极。

首先，我们测量了光电管光阴极与阳极之间的电压，通过观察光电流与阳极电势之间的关系，选定了适当的电压。

然后我们测量了在适当的电压下产生的光电流大小，并对光电流进行了多次测量以获得精确的值。

并且通过改变金属阴极的材料，我们可以测量出不同金属阴极的最小金属工作函数。

通过得到的数据，我们可以使用公式E = hν - W，其中E为光子的能量，h为普朗克常数，ν为光子的频率，W为金属的最小工作函数，计算出普朗克常数的精确值。

实验结果显示，光电效应确实存在，并且通过测量得到的电流与电势差的数据，我们可以绘制出一条直线，该直线的斜率与普朗克常数值非常接近，进一步验证了光电效应的存在性。

大物实验报告光电效应

大物实验报告光电效应实验报告：光电效应一、实验目的1.了解光电效应的现象和基本原理。

2.学习使用光电效应实验设备并掌握相关的实验技术。

3.通过实验数据分析，理解光电效应中光电子的能量与光频率的关系。

4.学习使用作图软件处理实验数据。

二、实验原理光电效应是指光子通过照射金属表面，使金属表面的电子吸收光子能量并克服金属内部的电场力束缚，从而离开金属表面的现象。

这个过程可以用爱因斯坦的光电效应方程来描述：E = hν - Φ其中E是光电子的最大动能，h是普朗克常数，ν是光频率，Φ是金属的功函数。

三、实验设备和方法1.光电效应实验装置2.光源（如汞灯）及其光学系统3.电子计数器4.数据采集和处理系统四、实验步骤和数据记录1.开启光源并调整其波长至预设值。

2.将光电效应实验装置和电子计数器连接并开启。

3.调整光源与金属板的距离，保证有明显的光电效应产生。

4.使用电子计数器记录不同波长的光源照射下的光电流，并保存数据。

1.根据实验数据，可以计算出光电子的最大动能E。

根据爱因斯坦的光电效应方程，可以得出光电子的最大动能E与光频率ν的关系图。

2.通过分析光电流与波长的关系，可以得出金属的功函数Φ。

当光子能量大于或等于金属功函数时，才会有光电子产生。

因此，通过分析光电流与波长的关系，可以得出金属的功函数Φ。

3.通过分析实验数据，可以验证爱因斯坦光电效应方程的正确性。

将实验数据代入爱因斯坦光电效应方程中，可以得出一条直线，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。

4.使用作图软件（如Microsoft Excel）将实验数据进行图形化处理，可以得出光电子最大动能E与光频率ν的关系图和光电流与波长的关系图。

这些图形可以帮助我们更好地理解和分析实验数据。

六、结论通过本次实验，我们观察到了光电效应的现象并验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。

我们还学会了使用光电效应实验设备并掌握了相关的实验技术，以及使用作图软件处理实验数据的方法。

大物实验光电效应实验报告

⼤物实验光电效应实验报告实验名称光电效应测定普朗克常数姓名学号专业班实验班组号教师成绩批阅教师签名批阅⽇期⼀、实验⽬的：1.了解光电效应基本规律2.学习利⽤光电管进⾏光电效应研究3.学习⽤电脑处理实验数据并且测量普朗克常数⼆、实验原理：光电效应实验原理如图所⽰。

其中S为真空光电管，K为阴极，A为阳极。

当⽆光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G中⽆电流流过，当⽤波长⽐较短的单⾊光照射到阴极K上时，形成光电流，光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如图2所⽰。

图⼀为光电效应实验原理图从图⼆可以看出：①：光电流与⼊射光强的关系②：光电⼦初动能与⼊射频率之间的关系③：光电效应有光电阈存在确定遏⽌电压有两种⽅法，分别为：①：交点法②：拐点法三、实验仪器：光电管,光源（汞灯）,滤波⽚组（577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm滤波⽚，50%、25%，10%的透光⽚）。

光电效应测试仪包括：直流电源、检流计（或微电流计）、直六、实验数据处理：1. 完整伏安特性曲线2.Origin拟合作图3.⽤365nm光计算普朗克常数和对应误差波长/nm 频率/Hz 频率（*10^14Hz）截⽌电压（V）斜率h E577 5.19584E+14 5.196 0.20 0.4579 7.33556E-34 11% 546.1 5.48984E+14 5.490 0.34 435.8 6.8793E+14 6.879 0.92404.7 7.40796E+14 7.408 1.20365 8.2137E+14 8.214 1.604.⼊射光强和饱和光电流⽰意图七：思考题：1. 测定普朗克常数的关键是什么？怎样根据光电管的特性曲线选择合适的测定遏⽌电压的⽅法。

答：⽤光电效应⽅法测量普朗克常量的关键在于获得单⾊光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏⽌电位差值。

由于存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流，所以测得的电流值，实际上包括上述两种电流和由阴极光电效应所产⽣的正向电流三个部分，所以伏安曲线并不与U轴相切。

大学物理仿真实验--光电效应资料

大学物理仿真实验--光电效应实验名称：光电效应实验专业班级：核工程实验日期： 2012 年 5 月 25 日姓名：学号：光电效应实验简介：当光照在物体上时，光的能量仅部分的以热的形式为物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子溢出物体表面，这种效应称为光电效应，溢出的电子称为光电子。

根据爱因斯坦理论，每个光子的能量为其中h为普朗克常数，是近代量子物理中的重要常数。

而本实验就是利用光电效应法来测得普朗克常数。

一．实验目的：1．了解光电效应的基本规律。

2. 验证爱因斯坦光电方程。

3．熟悉普朗克常数测定仪的操作比并用光电效应方法测量普朗克常数。

二．实验仪器：包括GD-5光电管、单色仪、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表、滑线变阻器、临界电阻箱。

三．实验步骤：1．连接电路根据测量光电管正向特性的电路图将实验电路接好；根据测量光电管反向特性的电路图将实验电路接好。

线路连接好后，鼠标右键单击，弹出主菜单，选中接线检查。

若连线正确，就可以正式开始实验，否则需要继续连线。

2．调整仪器通过接线检查后，双击各仪器弹出其放大窗口，调整该仪器。

（1）检流计的调零。

（2）临界电阻箱的调节。

（3）调节单色仪，得到合适波长的单色光，实验中将用到5770埃、5461埃、4358埃、4047埃四种波长的单色光。

四．测量内容及数据处理：（1）分别对四种波长的光进行实验，得到光电管在各种波长的单色光照射下的正向、反向电压特性，一共八组数据，记录在表格中。

5770埃正向伏安特性：5770埃反向伏安特性：5461埃正向伏安特性：5461埃反向伏安特性：4358埃正向伏安特性：4358埃反向伏安特性：4047埃正向伏安特性：4047反向伏安特性：伏安特性曲线图：5770埃5461埃：4358埃：4047埃：遏止电位差值。

根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常数值。

元线性回归法计算光电管阴极材料的红限值，逸出功及普朗克常数值。

大学物理实验报告光电效应

大学物理实验报告光电效应一、实验目的1、了解光电效应的基本规律，加深对光的量子性的理解。

2、测量光电管的伏安特性曲线，确定其截止电压。

3、测量光电管的光电特性曲线，计算普朗克常量。

二、实验原理1、光电效应当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。

逸出的电子称为光电子。

2、爱因斯坦光电方程根据爱因斯坦的光量子理论，金属中的电子吸收了光子的能量后，一部分用于克服金属的逸出功 W₀，另一部分转化为光电子的初动能Ek，即：hv ＝ W₀＋ Ek其中，h 为普朗克常量，v 为入射光的频率，W₀为金属的逸出功。

3、截止电压当光电子受到反向电场的作用时，其动能减小。

当反向电压达到某一值 Uc 时，光电流降为零，此时的反向电压称为截止电压。

根据动能定理，有：eUc ＝ Ek将爱因斯坦光电方程代入上式，可得：eUc ＝ hv W₀4、光电流与光强的关系在一定频率的光照射下，光电流的大小与光强成正比。

三、实验仪器光电管、汞灯、滤光片、直流电源、电压表、电流表、滑动变阻器等。

四、实验步骤1、仪器连接将光电管、直流电源、电压表、电流表等按照电路图连接好。

2、预热打开汞灯预热 20 分钟，使其发光稳定。

3、测量伏安特性曲线（1）选择一定频率的光，通过滤光片照射到光电管上。

（2）调节滑动变阻器，逐渐增大反向电压，记录对应的电流值，直到电流为零。

（3）改变入射光的强度，重复上述步骤，测量不同光强下的伏安特性曲线。

4、测量光电特性曲线（1）保持反向电压不变，依次更换不同频率的滤光片，照射光电管。

（2）记录对应的光电流值，测量光电特性曲线。

五、实验数据及处理1、伏安特性曲线以反向电压 U 为横坐标，光电流 I 为纵坐标，绘制不同光强下的伏安特性曲线。

从曲线中可以看出，随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，当达到截止电压时，光电流为零。

2、截止电压的确定通过伏安特性曲线，采用交点法或外延法确定截止电压 Uc。

大物实验报告-光电效应

试验名称:光电效应法测普朗克常量h实验目的:是了解光电效应的基本规律。

并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。

实验原理光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。

其中S 为真空光电管，K 为阴极，A 为阳极。

当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G 中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K 上时，形成光电流，光电流随加速电位差U 变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2所示。

1．光电流与入射光强度的关系光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。

当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。

实验指出，有一个遏止电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。

2．光电子的初动能与入射频率之间的关系当U=U a 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零。

所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。

即a eU mv 221 （1）根据爱因斯坦关于光的本性的假设，每一光子的能量为hv =ε，其中h 为普朗克常量，ν为光波的频率。

所以不同频率的光波对应光子的能量不同。

光电子吸收了光子的能量h ν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能。

由能量守恒定律可知 A mv hv +=221 （2）式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。

3．光电效应有光电存在实验指出，当光的频率0v v <时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式（2），hAv =0，ν0称为红限。

爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式（1）和（2）可得：A U e hv +=0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分别做光源时，就有 A U e hv +=11 A U e hv +=22 ………… A U e hv n n += 任意联立其中两个方程就可得到 ji j i v v U U e h --=)( （3）由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。