大学物理仿真实验--光电效应
大学物理实验---液晶光电效应
⼤学物理实验---液晶光电效应实验题⽬：液晶电光效应实验⽬的：1、在掌握液晶光开关的基本⼯作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线；2、观察液晶光开关的时间响应曲线，并求出液晶的上升时间和下降时间；3、测量液晶显⽰器的视⾓特性；4、了解⼀般液晶显⽰器件的⼯作原理。
实验原理：TN型液晶光开关⼯作原理两张偏振⽚贴于玻璃的两⾯，上下电极的定向⽅向相互垂直，P1的透光轴与上电极的定向⽅向相同，P2的透光轴与下电极的定向⽅向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。
在未加驱动电压的情况下，来⾃光源的⾃然光经过偏振⽚P1后只剩下平⾏于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出⾯时，其偏振⾯旋转了90°。
这时光的偏振⾯与P2的透光轴平⾏，因⽽有光通过。
（见原理⽰意图）当施加⾜够电压时(⼀般为1～2伏)，在静电场的作⽤下，液晶分⼦趋于平⾏于电场⽅向排列。
原来的扭曲结构被破坏，从P1透射出来的偏振光的偏振⽅向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振⽅向到达下电极。
这时光的偏振⽅向与P2正交，因⽽光被关断。
由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常⽩模式。
液晶光开关电光特性曲线液晶驱动电压和时间响应曲线实验步骤：1、校准透过率为100％，2、液晶电光特性的测量：静态模式下使电压从0v到6v记录相应的透射率。
绘制电光曲线图求出阈值电压与关断电压。
3、液晶时间特性曲线测定：静态闪烁状态，透过率为100％，电压为2v,由⽰波器观察到驱动电压波形及时间特性曲线，并求出上升时间与下降时间。
4、液晶视⾓特性的测量（1) ⽔平视⾓的测量电压在0v下，⾓度从-75度⾄+75度,读出每⼀⾓度下透射率的最⼤值。
电压在2v下，⾓度从-75度⾄+75度,读出每⼀⾓度下透射率的最⼩值。
计算对⽐度，绘制曲线图。
（2) 垂直视⾓的测量（同上）电压在0v下，⾓度从-75度⾄+75度,读出每⼀⾓度下透射率的最⼤值。
光电效应大学实验报告
光电效应大学实验报告光电效应大学实验报告引言：光电效应是一个重要的物理现象，通过实验研究光电效应可以深入了解光与物质的相互作用过程。
本实验旨在通过测量光电效应的一些基本参数，探索光电效应的规律和应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几个方面：1. 研究光电效应的基本原理和规律；2. 测量光电效应的截止电压和最大电子动能；3. 探究光电效应在光强和光频率变化时的反应。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被激发出来，并形成电流的现象。
根据实验的需要，我们将使用一块金属板作为光电效应的实验样品。
根据爱因斯坦的光电效应理论，光电效应的主要特点包括：1. 光电子的动能只与光的频率有关，而与光的强度无关；2. 光电子的动能与光的频率成正比，与光的强度无关；3. 光电子的动能与光的频率之间有一个最小频率的阈值，低于这个频率时无法产生光电子。
三、实验步骤1. 将实验装置搭建好，确保光源、金属板和电路连接良好，并保持实验环境的稳定；2. 调节光源的光强，记录不同光强下的光电流强度；3. 调节光源的频率，记录不同频率下的光电流强度；4. 测量光电效应的截止电压和最大电子动能。
四、实验结果与分析1. 光强与光电流强度的关系：根据实验数据的统计和分析，我们发现光强与光电流强度之间呈线性关系，即光强越大，光电流强度越大。
这与光电效应的基本原理相符。
2. 频率与光电流强度的关系：根据实验数据的统计和分析，我们发现频率与光电流强度之间呈非线性关系。
在低频率下，光电流强度较低，但随着频率的增加，光电流强度迅速增加。
这与光电效应的基本原理相符。
3. 截止电压和最大电子动能的测量：通过实验测量，我们得到了金属板的截止电压和最大电子动能。
截止电压是指当光的频率低于某一阈值时，电流不再产生的电压值。
最大电子动能是指当光的频率高于阈值时，电子获得的最大动能值。
五、实验结论通过本次实验，我们得到了以下结论：1. 光强与光电流强度呈线性关系，光强越大，光电流强度越大；2. 频率与光电流强度呈非线性关系，低频下光电流强度较低，高频下光电流强度迅速增加；3. 光电效应存在截止电压和最大电子动能的特性，截止电压与光的频率有关，最大电子动能与光的频率成正比。
光电效应(北京科技大学物理实验报告)
北京科技大学实验报告光电效应实验目的：(1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量h。
实验仪器：ZKY-GD-4光电效应实验仪1微电流放大器2光电管工作电源3光电管4滤色片5汞灯实验原理：原理图如右图所示：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迁移形成光电流。
改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4)对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。
V0与成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。
实验内容及测量：1将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下：波长/nm365404.7435.8546.1577频率/8.2147.408 6.897 5.49 5.196截止电压/V 1.679 1.335 1.1070.5570.434频率和截止电压的变化关系如图所示：由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988所以:h/e=0.4098×,当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。
也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
大学光电效应实验报告
大学光电效应实验报告摘要：本实验通过测量光电效应电流与光照强度的关系，验证了光电效应公式，同时探究了光电效应与金属性质之间的关系。
实验结果表明，光电效应电流与光照强度呈线性关系，且直线斜率与金属工作函数成反比。
另外，使用单色光进行实验，观察到光电效应电流随波长的增加而减小，波长与截止电压呈反比例关系。
本实验结果在理论研究和工程设计中具有重要意义。
引言：光电效应是一种广泛应用于光电子学和光电检测技术的基本现象，在研究金属性质、测量光照强度、激光制造和光伏发电等方面都具有重要应用价值。
本实验旨在通过实验验证光电效应公式，并研究光电效应与金属性质之间的关系。
实验过程中，我们使用光电性材料作为样品，利用不同波长的光照射样品，测量其光电效应电流随光照强度的变化情况，并记录其截止电压与波长之间的关系。
实验步骤：将光电效应实验仪器接上电源，并将样品清洗干净。
首先使用单色光源，在不同的光强下测量光电效应电流，并记录其值。
对于同一光源，可以使用电阻箱调节其光强，也可以更换光源来变化其光照强度。
之后使用紫外线灯光源，以固定的光照强度对不同金属进行实验，记录其截止电压，并计算相应的工作函数。
最后将实验结果进行统计分析，得出结论。
实验结果：通过实验观察和统计数据计算，我们得到了以下实验结果：1. 光电效应电流与光照强度呈线性关系，即I∝E；2. 线性关系中的直线斜率与金属工作函数成反比，即k∝1/Φ;3. 使用单色光进行实验时，光电效应电流随波长的增加而减小，波长与截止电压呈反比例关系。
结论：本实验通过观察和分析光电效应电流与光照强度的关系、实验数据的计算等手段，验证了光电效应公式的有效性，同时探究了光电效应与金属性质之间的关系。
实验结果表明，光电效应电流与光照强度呈线性关系，且直线斜率与金属工作函数成反比。
另外，使用单色光进行实验，观察到光电效应电流随波长的增加而减小，波长与截止电压呈反比例关系。
这些结果对于理论研究和实际应用都具有重要意义，有助于深入理解光电效应的物理机制，并为相关应用提供理论基础。
光电效应测定普朗克常数(仿真实验)
光电效应测定普朗克常数（仿真实验）在近代物理学中，光电效应在证实光的量子性方面有着重要的地位。
1905年爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上圆满地解释了光电效应。
约十年后，密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常数。
而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域。
利用光电效应制成的光电器件如光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和科研中不可缺少的器件。
【实验目的】1．了解光电效应的基本规律。
2．测量光电管的伏安特性曲线。
3．验证爱因斯坦光电效应方程。
4．测量普朗克常数。
【实验仪器】本实验仿真软件为科大奥锐公司的“大学物理仿真实验2010版”，对应真实实验的仪器有：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%的滤光片，直流电源、检流计（或微电流计）、直流电压计等。
【实验原理】1.光电效应与爱因斯坦方程以合适频率的光照射在金属表面上，有电子从表面逸出的现象称为光电效应。
观察光电效应的实验示意图如图28.1所示。
GD为光电管，K为光电管阴极，A为光电管阳极，G为微电流计，V为数字电压表，R为滑线变阻器。
调节R可使A、K之间获得从-U到0到+U连续变化的电压。
当光照射光电管阴极时，阴极释放出的光电子在电场的图28.1 光电效应实验示意图图28.2 光电管的伏安特性作用下向阳极迁移，并且在回路中形成光电流。
光电效应有如下的实验规律：262263(1) 光强一定时，随着光电管两端电压的增大，光电流趋于一个饱和值I s ，对不同的光强，饱和电流I s 与光强I 成正比。
(2) 当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降到零，直至反向电压达到U c 时，光电流为零，U c 称为截止电压。
这表明此时具有最大动能的光电子被反向电场所阻挡，则有C eU mv =max 21 (28.1) 实验表明光电子的最大动能与入射光强无关，只与入射光的频率有关。
光电效应的研究(大学近代物理实验)
3. 测普朗克常量
将“电压”选择按键置于－2V _ +2V档， “电流量程”选择在10－11A档并重新调零。将直径 为4mm的光阑及波长为365.0nm的滤光片插在光电 管暗箱光输入口，调节电压UAK ，使得光电流I为 零，此时测试仪中显示的电压值即可认为是该入 射光频率对应的截止电压（零电流法）。重复测 量。 依次更换其余四个滤光片,测出各自对应的截 止电压。
数据处理：求h
用线性回归法求U0～v直线的斜率 逐差法求k 作图法求k
2. 测光电管的伏安特性曲线(I～UAK曲线)
将“电压”选择按键置于－2V_+30V档，将“电 流量程”选择开关置于10－11A，将直径为2mm的 光阑及波长435.8nm的滤光片插在光电管暗箱光 输入口上 （1）从截止电压开始由低到高调节电压，记录对应 电压值。 （2）电压为30V时，电流量程放至10－10A ，记录不 同光阑下电流值 （3）换上直径为4mm的光阑，重复步骤(1)(2)。
用波长较短的单色光照 射阴极时，形成光电流，光 电流随加速电势差U变化的 伏安特性曲线如右图。 光电流很小，实验干扰 电流有：暗电流、本底电流、 反向电流。 由于上述干扰存在，实 验确定Us可用拐点法、零电 流法、补偿法。
实验内容
1、测试前准备: (1) 盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，将光电管与 汞灯距离调整并保持在40cm，接通测试仪及汞灯 电源，预热约20min。 （注意：汞灯一旦开启，不要随意关闭） （2）测试仪调零：盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖， 选择适宜电压电流后，旋转“电流 调零” 旋钮 使“电流表”指示为零。 （注意：每次调换“电流量程”，都应重新调 零)
光电效应的研究
学号 姓名
实验目的
（1）了解光的量子性，光电效应的规律，深 入理解光的量子性。 （2）测量光电管的伏安特性曲线，找出不同 光频率下的截止电压。 （3）验证爱因斯坦方程，并求出普朗克常量。
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。
科学实验报告光电效应
科学实验报告光电效应科学实验报告：光电效应摘要：光电效应是描述光和物质相互作用的基本现象之一。
本实验以镁为实验材料，研究光电效应。
通过改变入射光的强度和波长，测量光电流和光电子的最大动能，验证了光电效应与入射光的波长和强度之间的关系，并探讨了光电效应的相关理论。
引言：光电效应是指当光照射到金属表面时会产生电子的现象。
该现象对于多个领域的研究和应用都具有重要意义，比如光电池、光电二极管等。
本实验目的是通过对光电效应的研究，了解入射光的强度和波长对光电子的最大动能和光电流的影响，以验证光电效应的相关理论。
方法：1. 实验材料准备：a. 镁片：用研磨纸将镁片打磨至表面光洁。
b. 光电管：将镁片放入光电管的光敏材料槽内。
c. 光电流计：连接光电管输出端和光电流计输入端。
2. 实验步骤：a. 将光电管放置在黑暗箱内，确保周围环境光强为零。
b. 调整光电流计的灵敏度并记录。
c. 使用不同波长的光源（如红、绿、蓝光）照射光电管，记录光电流值。
d. 通过改变入射光的强度，如使用滤光片遮挡部分光线，记录相应的光电流值。
结果：1. 光电流与入射光波长的关系：a. 对于相同入射光强度，光电流随着波长的减小而增加。
b. 在可见光区域内，光电流随着波长的减小逐渐增加，但当波长小于一定值时，光电流基本保持不变。
c. 此现象符合光子能量与电子从金属中脱离所需的最小能量之间的关系。
2. 光电流与入射光强度的关系：a. 光电流随着入射光强度的增加而增加。
b. 适当增大入射光强度可以提高光电流的值，但当光强度过大时，光电流趋于饱和。
讨论：光电效应的实验结果验证了与入射光的波长和强度相关的理论。
当入射光波长减小时，单个光子的能量增加，从而可以提供足够的能量使电子从金属中脱离。
而光电流的增加是由于更多的光子激发了更多的电子。
然而，当波长小于一定值时，光子的能量已足够大，光电流基本保持不变。
此外，入射光强度的增加也会增加光电效应的光子入射率，从而提高光电流。
大学物理实验教案(光电效应法测量普朗克常量(仿真实验))
大学物理实验教案
（2）补偿法
由于本实验仪器的特点，在测量各谱线的截止电压Ua 时，可不用难于操作的“拐点法”，而用“补偿法”。
补偿法是调节电压U AK 使电流为零后，保持U AK 不变，遮挡汞灯光源，此时测得的电流I 为电压接近遏止电压时的暗电流和本底电流。
重新让汞灯照射光电管，调节电压UAK 使电流值至I ，将此时对应的电压U AK 的绝对值作为截止电压Ua 。
此法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响。
对于测量所得到的实验数据，可用以下三种方法来处理以得出ν-U 直线的斜率k ，来进一步得出普朗克常数h 。
（1）线性回归法
根据线性回归理论，ν-U 直线的斜率k 的最佳拟合值为
2
2a a
U U k νννν⋅-⋅=-，其中
表示频率的平均值, 表示频率ν的平方的平均值, 表示截止电压Ua 的平均值, 1
1n a i i i U U n νν=⋅=⋅∑表示频率ν与截止电压Ua 的乘积的平均值。
（2）逐差法
根据ai aj a i i j
U U U k ννν-∆==∆-，可用逐差法从数据中求出一个或多个k i ，将其平均值作为所求k 的数值。
（3）作图法
可用数据在坐标纸上作Ua-ν直线，由图求出直线斜率k 。
由以上三种方法求出直线斜率k 后，可用h=ek 求出普朗克常数，并与h 的公认值h 0比较求出百分偏差：00
h h h δ-=，式中电子电荷量1
1n i i n νν==∑221
1n i i n νν==∑1
1n
a ai i U U n。
大学物理--光电效应详解
光子的动量： p E h h c c
物理学
第五版
五 光的波粒二象性
15-2 光电效应
（1）波动性： 光的干涉和衍射
（2）粒子性： Eh（光电效应等）
光子是一种基本粒子，在真空中以光速运动
h
表示粒子特 p h
性的物理量
波长、频率是表示 波动性的物理量
h
m c2
2
及 U0 kUb
0.65
(1014 Hz )
O
4.39 6.0 10
hke Uo e
钠的截止电压与 入射光频关系
WeU b(h0)
物理学
第五版
15-2 光电效应
从图中得出
0 4.391014 Hz
U0 (V )
2.20
a
h e Uo h
电流饱和值与光强成正比
光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电 子数目越多，电流饱和值越大.
瞬时性:
光子射至金属表面，一个光子携带的能量 h 将一 次
性被一个电子吸收，若 0 ，电子立即逸出，无需
时间积累.
物理学
第五版
（3） h 的测定
U0 kUb
eU0keeUb （1）
物理学
第五版
15-2 光电效应
三 光电效应在近代技术中的应用
光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等.
光控继电器示意图
光
放大器 接控件机构
光电倍增管
物理学
第五版
15-2 光电效应
四 光子的能量、质量和动量
m m0
1
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：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 。
大学物理实验报告——光电效应_1(nh5
大学物理实验报告
3. 实验原理（请用自己的语言简明扼要地叙述，注意原理图需要画出，测试公式需要写明）
光电效应的实验示意图如图所示，无光照射阴极时，由于阳极和阴极是断路的，所以G中无电流通过.用光照射阴极时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流(简称阴极电流).加速电压Ux越大，阴极电流越大，当U增加到一定数值后，阴极电流不再增大而达到某一饱和值IH，IH的大小和照射光的强度成正比。
加速电位差U变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电压Uxs负到一定数值时，阴极电流变为0，与此对应的电压称为遏止电压.这一电压用Ua来表示. Ua的大小与光的强度无关，而是随着照射光的频率的增大而增大.
5. 实验记录（注意：单位、有效数字、列表）请粘贴“原始数据模板”照片（有教师盖章）
以下内容为报告保留内容，请勿填写或删除，否则影响实验成绩。
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
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。
大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
大学物理实验光电效应测量普朗克常量光电效应是指光照射到金属或半导体表面时，会将材料表面的电子逸出，形成电子流动，这种现象也被称为外光电效应。
这一效应被广泛应用于光电器件中，如光电二极管、光电倍增管、光电导和光电离探测器等。
普朗克常量是经典物理学无法解释光子波动特性而被引入的常量，它是量子力学理论中的基本常量之一。
测量普朗克常量不仅可以验证量子力学理论，还是研究材料物理、电子学和光电技术的重要手段。
本实验基于光电效应，通过测量光电子释放所需的最小光电位差来计算普朗克常量。
实验原理及仪器实验原理：根据光电效应的原理，将金属波段照射一个适当频率的光子，可以释放出电子，使其能量E=hν+φ，其中h是普朗克常量，ν是光子的频率，φ是金属的功函数。
当光子的频率越高，能量也越大，释放出的电子遵循马克斯韦-玻尔兹曼分布函数。
实验仪器：本实验采用光电效应测量普朗克常量的实验仪器包括：光源（波长λ=365 nm），金属阴极，稳压电源，电子倍增管以及计算机数据采集系统。
实验步骤1. 将光源放置在实验室的适当位置，使之与金属阴极垂直，调整光源的强度，使得当金属阴极表面被光照射时，所有光子的频率相同，为f0。
2. 首先用电子倍增管和所连数据采集系统测量金属阴极的暗电流和阴极的最大电压U0。
3. 调整电源开关和延迟时钟，使得电压逐渐增加，当金属阴极上开始有电子流时，连续自动测量各电压下的电流I。
4. 将测得的电流I与电压U作图，绘制出电压与电流的关系曲线。
5. 根据测得的数据，计算出工作电压Ek=U-U0、光子频率f、电子最大动能T以及与单位时间内的光子数N、电子流I之间的关系。
6. 计算出普朗克常量h并根据所测得的频率计算对比结果。
注意事项1. 操作前必须仔细阅读实验操作步骤并熟练掌握相关知识。
2. 在进行实验过程中，必须严格按照实验规程和实验步骤进行，尽量减少实验误差的发生。
3. 在操作仪器设备时，一定要正确连接各个部件，并检查设备是否工作正常。
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。
大学光电效应实验报告
大学光电效应实验报告
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。
这一现象
的发现对于量子物理学的发展有着重要的意义。
在本次实验中，我们将对光电效应进行实验，以验证爱因斯坦的光量子假说，并测量光电子的最大动能和光电子的停止电压。
首先，我们搭建了实验装置，将紫外光照射到金属表面，使金属释放出光电子。
通过调节光源的强度和金属的种类，我们观察到了光电流的变化。
实验结果表明，光电流与光强成正比，而与金属的种类无关，这与爱因斯坦的光量子假说相吻合。
其次，我们测量了光电子的最大动能。
通过改变光源的频率，我们发现光电子
的最大动能与光源的频率成正比，而与光源的强度无关。
这一结果也验证了爱因斯坦的光量子假说，即光子的能量与光的频率成正比。
最后，我们测量了光电子的停止电压。
实验结果显示，不同金属的停止电压不同，且与金属的逸出功有关。
这一现象也与光量子假说相符合。
通过本次实验，我们验证了爱因斯坦的光量子假说，证明了光是由光子构成的。
光电效应的实验结果对于量子物理学的发展有着重要的意义，也为光电子技术的应用提供了基础。
总的来说，本次实验结果令人满意，实验数据准确可靠，与理论预期吻合度较高。
通过这一实验，我们对光电效应有了更深入的理解，也为今后的研究工作提供了重要的参考。
希望通过这一实验，能够激发同学们对量子物理学的兴趣，促进科学研究的发展。
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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。
五：小结：
结论：
普朗克常量: h=6.63E-34(J.S)
电子溢出功：W=2.82E-19 (J)
红线：2.5E+14(HZ)
建议：连接线路是应认真仔细。
六．思考题：
从截至电压U与入射光频率v的关系曲线中，能确定阴极材料的溢出功吗？答：可以，W=hv=2.82E-19 (J)
大学物理实验报告
班级：
学号：
姓名：
日期：2012-5-25。