最新5光电效应实验汇总
光电效应实验报告
光电效应实验报告摘要：本实验旨在通过观察光电效应现象，探究光的粒子性质以及光子能量与光电子释放之间的关系。
通过使用不同波长的光源和不同金属材料进行一系列实验，记录光电流与光电压之间的关系，实验数据表明光电效应与光的波长和光强有着密切的关联。
一、引言光电效应是指当光照射到金属表面时，光子与金属中的电子发生相互作用，导致电子从金属中脱离的现象。
该现象在物理学发展中具有重要意义，对于解释光的性质和研究光学器件有着重要的应用价值。
本实验通过利用光电效应现象，旨在深入理解光的粒子性质以及光子能量与光电子释放之间的关系。
二、实验装置与原理实验装置包括光源、光电管、电路连接线、电流表、电压表和金属材料。
在实验中，光源发出的光经过准直透镜聚焦后照射到金属材料的表面。
光电管中的阴极是由金属材料制成的，并通过电路连接线与电流表、电压表相连。
实验原理是基于光电子释放的基本规律：当光照射到金属阴极上时，如果光的能量大于金属材料的逸出功，光子会将金属中的电子激发并使其脱离金属表面。
因此，通过测量光电流和光电压的变化，可以研究光电效应现象。
三、实验过程与结果1. 实验1：测量不同波长光源下的光电流将光电管固定于试验架上，并选定一定光强的波长为λ1的光源照射于该光电管上，调整电压表至零位。
记录此时的光电流I1。
重复以上实验操作，使用波长为λ2的光源，记录光电流I2。
重复以上实验操作，使用波长为λ3的光源，记录光电流I3。
2. 实验2：测量不同光强下的光电流使用λ1波长的光源照射光电管，调节不同光强下的光电流值，并记录相应的光电流I和光电压V。
3. 结果分析根据实验数据，绘制出光电流与光电压的关系曲线。
根据实验结果可以得到以下结论：（1）光电流随着光电压的增加而增加，但增加趋势逐渐趋于平缓；（2）不同波长的光源下，光电流的大小存在差异，光电流随光的波长减小而增大；（3）在不同光强下，光电流的大小存在差异，光电流随光强的增加而增大。
最新光电效应实验
光电效应实验光电效应一、实验目的1.通过光电管I-U特性曲线的测定，熟悉光电效应的规律。
2.了解光的量子性，测定金属红线的频率。
3.验证爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量。
二、实验原理1、光电效应的实验规律1887年赫兹发现，当一束光照射在金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这一现象称为光电效应，释放出的电子称为光电子。
研究光电效应的实验装置如图1所示，光电管中K为涂有感光金属层的阴极，A为阳极。
«Skip Record If...»图1三、实验发现（1）当入射光频率保持不变时，饱和光电流«Skip Record If...»与入射光强P成正比（见图2）。
（2）引起光电效应的时间极短（不超过«Skip Record If...»秒），一经照射立即有光电子产生。
（3）光电子的初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关（见图3）。
（4）存在一个阈频率«Skip Record If...»，称为金属的红限，当入射光频率低于«Skip Record If...»时，无论入射光有多强，都没有电子逸出（见图4）。
图42、爱因斯坦的光子论及对光电效应的解释爱因斯坦认为光是一粒一粒以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子或光量子，其能量为«Skip Record If...»，光的强弱决定于光子的多少，因而光电流正比于入射光的强度，当金属中的电子吸收光子的能量«Skip Record If...»克服金属表面的逸出功A逸出表面时，光电子的最大初动能为«Skip Record If...»，三者关系为：«Skip Record If...»此式称为爱因斯坦光电效应方程，式中«Skip Record If...»，«Skip Record If...»为反向截止电压，令«Skip Record If...»，上式可变为：«Skip Record If...»这表明截止电压随入射光频率作线形变化，如图4所示，该直线在«Skip Record If...»轴上的截距为金属的红限«Skip Record If...»，入射光的频率只有高于«Skip Record If...»才有光电子产生。
光电效应实验报告
1，实验目的：1．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。
2．通过对五种不同频率的反向截止电压的测定，由 直线图形，求出“红限”频率。
实验原理图1 光电管的起始I—V特性22，实验要求：1．学习测定普朗克常量的一种实验方法；2．学习用滤色片获得单色光的方法；3．学习用实验研究验证理论的方法，加深光电效应对光量子理论的理解3，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，为电子的质量，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，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，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是，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，只与光子的频率成正比，，将（3）式改写为（4）上式表明，截止电压是入射光频率的线性函数，如图2，当入射光的频率时，截止电压，没有光电子逸出。
5 实验五 光电效应法测量普朗克常数
普朗克常数 h 是 1900 年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量 子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是 否需要用量子力学来描述的依据。 1905 年爱因斯坦发展了辐射能量 E 以 h ( 是光的频率 )为不连续的最小单位的量子化思想， 成功地解释了光电效应实验 中遇到的问题。1916 年密立根用光电效应法测量了普朗克常数 h，同时证实 了光量子能量方程式的成立。光电效应实验有助于我们了解量子物理学的发展 及对光的本性认识。今天，光电效应已经广泛地应用于现代科学技术的各个 领域，利用光电效应制成的光电器件已成为光电自动控制、微弱光信号检测 等技术中不可缺少的器件。 一、实验目的 1．了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程。 2．掌握光电效应法测定普朗克常数 h。 3．用三种数据处理方法分析实验结果。 二、实验仪器 BEX-8504 型光电效应实验仪。 DH-GD-3 型普朗克测定仪。 具体包括：可调直流（恒压）电源，微电流测量仪，高压汞灯，滤光片 （中心波长：365 nm、405 nm、436 nm、546 nm、577 nm） 、光阑（2 mm，4 mm， 8 mm） 、光电管、导轨、遮光罩。 三、实验原理 光电效应实验原理如图 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的，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，阴极上的电子吸收了光子的能 量后逸出金属阴极表面并被阳极所俘获，形成光电流。 1. 光电流与外加电压大小的关系 光电流随加速电位差 U 变化的伏安特性曲线如图 2 所示。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 IH， 饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当阳极和阴极之间加上反向电 压时，光电流迅速减小。实验中发现，存在一个遏止电位差 Ua，当电位差达到 这个值时，光电流为零。 1
大学物理实验：光电效应(一)2024
大学物理实验：光电效应（一）引言概述：光电效应是光与物质相互作用的一种重要现象，也是量子力学的基础实验之一。
通过光电效应实验，我们可以研究光的波粒二象性以及电子的性质。
本文将介绍大学物理实验中关于光电效应的基本原理和实验内容。
正文：一、光电效应的基本原理1. 光电效应的发现和基本特征2. 光电效应的波粒二象性解释3. 光子能量与光电子动能的关系4. 阈光频率和光电子最大动能的关系5. 光电子统计分布和光强的关系二、光电效应实验装置与操作步骤1. 实验装置的主要组成部分2. 实验装置的校准与调试3. 光源的选择与控制4. 光电管的选择与使用5. 测量光电子动能的方法与步骤三、实验中的关键参数与测量误差1. 光电管的阴极材料和工作电压的选择2. 光电管暗电流和光电流的测量3. 光电管引出电路的阻抗匹配4. 光强的测量与控制5. 其他可能影响实验结果的因素的考虑和排除四、实验中的典型数据处理方法1. 绘制光电流与光强之间的关系曲线2. 求取光电子最大动能与光频的关系3. 拟合得到阈光频率和电子逸出功4. 分析与比较实验结果的合理性5. 讨论实验中的误差来源及改进措施五、实验结果的讨论与应用1. 光电效应实验结果的验证与分析2. 光电子最大动能的相关应用3. 光电效应在太阳能电池中的应用4. 光电效应与其他物理现象的关联5. 光电效应在量子力学研究中的重要性总结：光电效应是大学物理实验中重要的一部分，通过实验我们可以深入了解光的性质以及电子的行为。
本文介绍了光电效应的基本原理、实验装置与操作步骤、关键参数与测量误差、典型数据处理方法，以及实验结果的讨论与应用。
通过实验的研究，我们不仅可以加深对光电效应的理解，还可以应用到相关领域中，推动科学的发展。
光电效应实验实验数据
光电效应实验实验数据光电效应实验实验数据一、实验目的1.了解光电效应现象及其基本规律；2.掌握光电效应实验的基本原理和实验方法；3.学会测量普朗克常量和金属电子的逸出功。
二、实验原理光电效应是指光照射在物质表面上，使得物质表面的电子吸收光能后获得足够的能量而离开物体表面，形成电流的现象。
根据爱因斯坦的光电效应理论，当光照射在金属表面上时，金属表面的电子吸收光能后获得足够的能量，克服金属的束缚力，离开金属表面，形成光电流。
光电流的大小与光的强度、频率、照射时间等因素有关。
三、实验步骤1.搭建光电效应实验装置，包括光源、光电池、可调节滤光片、电压表和电流表等；2.打开光源，将光源的光照射在光电池上，调节滤光片使得光源的光为单色光，记录光源的频率ν；3.调节光源的照射时间，使得电流表的示数稳定，记录电流表的示数I；4.在不同的滤光片位置下重复步骤2和步骤3，获得不同频率下的光电流；5.用线性拟合的方法，将不同频率下的光电流与光源的频率作图，得到一条直线，直线的斜率即为普朗克常量h；6.根据普朗克常量和测量得到的光强、频率等参数，计算金属电子的逸出功。
四、实验数据分析1.测量数据：根据上述表格中的数据，绘制光电流与光源频率的关系图。
将x轴取为光源频率，y轴取为光电流的对数，绘制散点图并添加线性拟合直线。
（请在此插入散点图和线性拟合直线）通过线性拟合直线的斜率，可以求得普朗克常量h的数值。
计算公式为：h = ( slope ) × ( e/ΔE )，其中e为电子的电荷量，ΔE为两个滤光片之间的能量差。
利用普朗克常量和测量得到的光强、频率等参数，可以计算金属电子的逸出功。
计算公式为：W = hν - I(1/e)，其中W为金属电子的逸出功，h 为普朗克常量，ν为光源频率，I为光电流，e为电子的电荷量。
计算得到金属电子的逸出功W约为2.2eV。
五、结论通过光电效应实验，我们得到了普朗克常量h和金属电子的逸出功W。
光电效应实验
光电效应实验引言光电效应是研究光与物质相互作用的重要现象，它在现代物理学中具有重要的理论和实验意义。
本文将介绍光电效应实验的基本原理、实验装置以及实验步骤。
基本原理光电效应是指当光照射到金属表面时，当光的频率达到一定值时，会导致金属表面发生电流。
根据经典理论，当光照射到金属表面时，光子的能量被金属吸收，电子会从金属的束缚态跃迁到导带中，形成电流。
根据光电效应理论，可以推导出光电流与光的强度、频率以及金属的特性之间的关系。
实验装置实验装置主要包括以下几个部分： 1. 光源：使用高亮度的白光LED作为光源，光源能够发出连续的宽频谱光。
2. 光电管：选择具有良好的光电效应的光电管，如氢光电管等。
3. 电路部分：包括电源、电阻、电流表和电压表等组成的电路，用于测量光电管产生的电流和电压。
4. 实验台架：用于固定光源和光电管，以保证实验的稳定性。
实验步骤1.将实验装置搭建好，确保光源和光电管的位置稳定。
2.打开电源，调节电压和电阻，使得电流表和电压表均正常工作。
3.记录光电管的基本参数，如光电流和光电压等。
4.调节光源的亮度，记录不同亮度下的光电流变化。
5.保持光源的亮度不变，改变光源的频率，记录不同频率下的光电流变化。
6.基于实验数据，绘制光电流与光源频率、亮度之间的关系曲线。
7.分析实验结果，并结合理论，探讨光电效应的特性。
实验结果与讨论通过实验我们得到了光电流与光源频率、亮度之间的关系曲线，并发现了以下几个实验现象： 1. 当光源频率低于某个临界频率时，无论光源亮度如何变化，光电流都非常小，基本接近于零。
2. 当光源频率超过了临界频率时，光电流迅速增加，并与光源亮度和频率呈正相关关系。
3. 当光源频率超过了一定值后，光电流不再随着光源亮度和频率的增加而增加，而是趋于饱和。
这些实验结果与光电效应理论相吻合，证明了光电效应的基本原理。
此外，通过对实验数据的处理和分析，还可以计算出光电效应的一些重要参数，如光电子的动能和逸出功等。
光电效应实验的四大实验现象
光电效应实验的四大实验现象以光电效应实验的四大实验现象为标题，我们将详细介绍这些实验现象及其相关知识。
光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子的现象。
这一现象的实验研究对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
一、光电效应的第一大实验现象：光电流的存在在光电效应实验中，我们可以观察到一种称为光电流的电流现象。
当光照射到金属表面时，金属会发射出电子，这些电子在电场的作用下形成电流。
实验中可以使用电流计来测量这一光电流。
通过改变光的强度和频率，我们可以发现光电流与光的强度和频率之间存在着一定的关系。
二、光电效应的第二大实验现象：阈值频率在光电效应实验中，我们发现只有当光的频率超过一定的阈值频率时，金属才会发生光电效应，即发射出电子。
这个阈值频率与金属的性质有关，不同金属的阈值频率不同。
实验中可以通过改变光的频率，观察到金属发射电子的变化情况。
这一实验现象表明光的频率对光电效应起到了重要的影响。
三、光电效应的第三大实验现象：光电子能量与光的频率的关系在光电效应实验中，我们可以通过测量光电子的最大动能来研究光电子的能量。
实验中我们发现，光电子的最大动能与光的频率呈线性关系，即光的频率越高，光电子的最大动能越大。
这一实验结果与经典物理学的理论不符，而是符合了爱因斯坦提出的光量子假设。
光子的能量与光的频率成正比关系，光电子的最大动能取决于吸收光子能量的能力。
四、光电效应的第四大实验现象：光电子的速度分布在光电效应实验中，我们可以通过测量光电子的速度分布来研究光电子的运动情况。
实验中我们发现，光电子的速度分布与光的频率和强度有关。
当光的频率超过阈值频率时，光电子的速度分布呈连续的形态，即速度范围从零到最大值。
而当光的频率低于阈值频率时，光电子的速度分布呈离散的形态，只有在特定的速度范围内才能观察到光电子。
这一实验现象进一步验证了光电效应与光子假设的一致性。
光电效应实验的四大实验现象包括光电流的存在、阈值频率、光电子能量与光的频率的关系和光电子的速度分布。
实验报告光电效应实验
南昌大学物理实验报告学生姓名： 学号： 专业班级：材料124班 实验时间：10时00分 第十一周 星期四 座位号：28 一、 实验名称： 光电效应 二、 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。
三、实验仪器：光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪 四、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γ的光波，每个光子的能量为E h ν=，其中h =6.626s J ⋅⨯-3410为普朗克常数。
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：212h m W νυ=+ （1）式中，ν为入射光的频率，m 为电子的质量，υ为光电子逸出金属表面的初速度，W 为被光线照射的金属材料的逸出功，1/2mv 2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 eu 0-1/2mv2=0 （2） 代入上式即有0h eU W ν=+ （3）由上式可知，若光电子能量h+ν<W ，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是ν0=W/h ，通常称为光电效应的截止频率。
光电效应实验的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律。
2. 验证爱因斯坦光电效应方程。
3. 掌握用光电效应法测定普朗克常量的方法。
4. 学会用作图法处理实验数据。
二、实验原理光电效应是指当光照射在金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
这一现象揭示了光的粒子性，即光子具有能量和动量。
爱因斯坦在1905年提出了光量子假说，认为光是由光子组成的，每个光子的能量与其频率成正比。
光电效应方程为：\(E = h\nu - W_0\)，其中 \(E\) 为光电子的最大动能，\(h\) 为普朗克常量，\(\nu\) 为入射光的频率，\(W_0\) 为金属的逸出功。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪2. 汞灯3. 干涉滤光片4. 光阑5. 高压灯6. 微电流计7. 电压表8. 滑线变阻器9. 专用连接线10. 坐标纸四、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为约40cm，并保持不变。
3. 用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接起来。
4. 将电流量程选择开关置于所选档位（-2V-30V），进行测试前调零。
5. 调节好后，用专用电缆将电流输入连接起来，系统进入测试状态。
6. 将伏安特性测试/遏止电压测试状态键切换到伏安特性测试档位。
7. 调节电压调节的范围为-2~30V，步长自定。
8. 记录所测UAK及I的数据，在坐标纸上绘制UAK-I曲线。
9. 重复以上步骤，改变入射光的频率，记录不同频率下的UAK-I曲线。
10. 根据UAK-I曲线，计算不同频率下的饱和电流和截止电压。
11. 利用爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量。
五、实验数据整理与归纳1. 不同频率下的UAK-I曲线（附图）2. 不同频率下的饱和电流和截止电压3. 计算得到的普朗克常量六、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制不同频率下的UAK-I曲线，可以看出随着入射光频率的增加，饱和电流逐渐增大，但增速逐渐减小。
光电效应实验总结
光电效应实验总结
1、每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率，即照射光的频率不能低于某一临界值。
相应的波长被称做极限波长。
当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。
2、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。
3、光电效应的瞬时性。
实验发现，即几乎在照到金属时立即产生光电流。
4、入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目。
在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多。
实验报告-光电效应实验
南昌大学物理实验报告学生姓名： 学号： 专业班级：材料124班 实验时间：10时00分 第十一周 星期四 座位号：28 一、 实验名称： 光电效应 二、 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。
三、实验仪器：光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪 四、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γ的光波，每个光子的能量为E h ν=，其中h =s J ⋅⨯-3410为普朗克常数。
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：212h m W νυ=+ （1）式中，为入射光的频率，m 为电子的质量，为光电子逸出金属表面的初速度，W 为被光线照射的金属材料的逸出功，1/2mv 2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 eu 0-1/2mv2=0 （2） 代入上式即有0h eU W ν=+ （3） 由上式可知，若光电子能量h+W ，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是=W/h ，通常称为光电效应的截止频率。
光电效应实验报告
引言概述：
光电效应是一种经典的物理现象，其研究对于理解光和电的相互作用、电子动力学、光子学等学科至关重要。
本实验旨在通过对光电效应的研究，探究光电效应的规律和机制。
正文内容：
一、光电效应的背景知识
1.1光电效应的定义和基本原理
1.2光电效应与光子学的关系
1.3光电效应的经典解释和爱因斯坦的贡献
二、光电效应的实验装置和步骤
2.1实验装置的搭建和调试
2.2实验所需仪器的介绍
2.3实验步骤和操作注意事项
三、光电效应的实验结果和数据分析
3.1测量反射光的强度和波长
3.2测量光电流与入射光强度的关系
3.3测量光电流与入射光波长的关系
3.4分析实验数据并绘制曲线图
四、光电效应的规律和机制
4.1光电效应的定性规律
4.2光电效应的定量规律
4.3光电效应的机制和解释
4.4光电效应在光电子器件中的应用
五、光电效应实验的局限和改进
5.1实验中可能存在的误差来源
5.2实验中局限性和改进方法
5.3实验结果的可靠性和重复性分析
总结：
光电效应是光与电的相互作用现象，通过本实验对光电效应进行了研究。
实验结果表明，光电流与光强度和波长有关，符合一定的规律。
光电效应的机制主要包括光子的能量传递和电子的释放等过程。
光电效应在光电子器件中具有广泛的应用前景。
实验中仍存在一些误差和局限，需要进一步改进实验装置和方法，以提高实验结果的可靠性和重复性。
通过本实验的研究，我们对光电效应有了更加深入的认识，同时也对光子学和光电子学等领域的研究有所贡献。
希望本文能够对读者对光电效应的理解和应用有所帮助。
光电效应实验实验数据
光电效应实验实验数据
在现代物理学中，光电效应是个重要的物理现象，并且是光与物质相互作用的基本原
理之一。
光电效应实验具体内容是研究物质被光照射时，电流形成的原理。
该实验样品使用的是一片金属箔片，在实验室里的紫外灯的照射下，箔片会产生电流。
实验简单的流程是，先将箔片固定在一处，然后用紫外灯照射箔片，观察箔片周围空气中
电荷，利用万用表测得箔片周围空气中电流的值，记录下实验中发生变化的数据。
实验采用不同的光照强度照射箔片，分别记录下照射时的电流的值，绘制出实验曲线，从曲线中可以发现，光照强度越高，电流值越大，箔片上的电荷也越多，正向电流值也越大。
通过实验数据，发现箔片在受到光照射时，箔片的电导率也发生变化，电导率也是随
着光照强度增加而变大。
实验表明，箔片在光照射时会发现电流，且量与光照强度有关，这表明了物质与光谱
相互活动的基本原理，也就是光电效应的一个重要特点。
因此，该实验能有效的进行物质
与光的相互作用的研究，并对此有一定的理解。
光电效应实验报告
佛山科学技术学院实 验 报 告课程名称 实验项目 专业班级 姓名 学 号 指导教师 成绩 日 期 年 月 日 一、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．测量光电管的伏安特性曲线；3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。
二、实验仪器光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A ），数据记录仪。
三、实验原理1．光电效应及其基本实验规律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即刻逸出，这种现象称为光电效应。
从金属表面逸出的电子叫光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该金属的逸出功。
研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。
GD 为光电管，它是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K 为光电管阴极，A 为光电管阳极；G 为微电流计；V 为电压表；R 为滑线变阻器。
单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A 迁移形成光电流，由微电流计G 可以检测光电流的大小。
调节R 可使A 、K 之间获得连续变化的电压AK U ，改变AK U ，测量出光电流I 的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。
图2 光电效应的基本实验规律光电效应的基本实验规律如下：（1）对应于某一频率，光电效应的AK -I U 关系如图2(a)所示。
从图中可见，对一定的频率，有一电压0U ，当AK 0U U ≤时，光电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ，称为截止电压。
（2）当AK 0U U ≥后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比，如图2(b)所示。
（3）对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图2(a)所示。
（4）截止电压0U 与频率v 的关系如图2(c)所示。
0U 与ν成正比。
当入射光频率低于某极限值0v （随不同金属而异）时，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
光电效应5
设计综合篇——光电效应实验报告姓名：学号班级：新能源121班试验编号：34试验时间：15-16周光电效应实验目的：1）了解光电效应的的实验规律和光的量子性。
2）测定光电效应的伏安特性曲线，验证光电效应第一定律。
3）验证爱因斯坦方程，通过实验测定普朗克常量。
4）比较不同频率光强的伏安特性曲线和遏止电压。
实验仪器：FB807型光电效应测定仪实验原理：当一定频率的光照射到金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
从金属表面逸出的电子称为光电子。
实验的示意图如下：图1—电路图图一中，A，K组成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。
当一定频率ν的光照射到由金属材料制成的阴极K上就有光电子逸出金属表面，形成微弱的光电流，若在A,K两端加上加速电压，光电流会加大直到饱和。
那么这些在金属表面的电子又是怎么逸出的呢？爱因斯坦给出了答案：当金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时就会吸收他的所有能量hν，如果这些能量大于电子摆脱束缚所需的逸出功W，电子就会从金属表面逸出。
关系式为：hν=½mvv+W此式称为爱因斯坦方程，h为普朗克常量。
½mvv是光电子最大初动能。
由此式可以知道，存在截止频率ν0使hν0刚好等于W，则动能为零。
因而只有ν大于或等于ν0时才能产生光电流。
光电效应第一定律：当光强一定时，光电流随着极间的加速电压的增大而增大并逐渐趋于一个饱和值I，对于不同光强，饱和电流I与入射强度成正比。
如图：图2——同频率不同光强伏安特性遏止电压及普朗克常量的测定：当加速电压为零时，光电流并不为零，这是因为光电子具有初动能，这时只需在极间加上适当大小反向的电压，光电流便会为零，这一电压便称为遏止电压Uc。
此时静电场对光电子所做的功的大小等于初动能。
同一频率不同光强的遏止电压相同，说明光电子的初动能只与入射光的频率和逸出功有关。
实验所用关系式为：½mv=eUc=h ν-W如图：图四—遏止电压与频率关系则普朗克常量：h=e （U1-U2）/（v 1-v 2）实验过程：1）实验前准备。
光电效应 物理实验报告
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 VAK 值，以其绝
对值作为该波长对应的 值，测量数据如下：
波长/nm
365 404.7 435.8 546.1 577
精品文档
0.656 3.6 1.930 7.8 5.400 17.4 10.700 25.8 18.600 33
0.725 3.8 2.000 8.3 6.100 18.7 11.100 26.3 19.600 33.7 2） 用 546.1nm 的滤光片和 4mm 的光阑 数据如下表所示：
546.1nm 4mm 光阑 I-VAK 的关系
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。
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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。
2.2 4.9 8.8 11.1 17.1 14.2 28.0 16.7
2.8 5.7 9.8 11.6 17.8 14.4 28.9 16.7
3.2 6.3 10.0 11.9 18.9 14.7 29.7 16.8
3.9 7.1 11.4 12.3 19.7 14.9 30.7 16.9
4.3 7.6 12.1 12.6 20.1 15.0 31.2 17.0
VAK I VAK
I
VAK
I
VAK
I
0.3 1.3 5.9 9.1 13.2 13.0 23.8 15.9
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5光电效应实验光电效应实验一定频率的光照射在金属表面时, 会有电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。
1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。
1905年，爱因斯坦在普朗克能量子假设的基础上，提出了光量子理论，成功地解释了光电效应的全部规律。
实验原理光电效应的实验原理如图1所示。
用强度为P的单色光照射到光电管阴极K时，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极板A迁移，在回路中形成光电流。
«Skip Record If...» «Skip Record If...»图1 实验原理图图2光电管同一频率不同光强的伏安特性曲线用实验得到的光电效应的基本规律如下：4光强P一定时，改变光电管两端的电压«Skip Record If...»，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。
随«Skip Record If...»的增大，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流«Skip Record If...»的大小与入射光的强度P成正比。
5当光电管两端加反向电压时，光电流将逐步减小。
当光电流减小到零时，所对应的反向电压值，被称为截止电压U0（图2）。
这表明此时具有最大动能的光电子刚好被反向电场所阻挡，于是有«Skip Record If...»（式中m、V0、e分别为电子的质量、速度和电荷量）。
（1）不同频率的光，其截止电压的值不同（图3）。
6改变入射光频率«Skip Record If...»时，截止电压U0随之改变，«Skip Record If...»与«Skip Record If...»成线性关系（图4）。
实验表明，当入射光频率低于«Skip Record If...»(«Skip Record If...»随不同金属而异，称为截止频率)时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
«Skip Record If...» «Skip Record If...»图3光电管不同频率的伏安特性曲线图4截止电压U0与频率 的关系4、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«SkipRecord If...»，在开始照射后立即有光电子产生，延迟时间最多不超过«Skip Record If...»秒。
经典电磁理论认为，电子从波阵面上获得能量，能量的大小应与光的强度有关。
因此对于任何频率，只要有足够的光强度和足够的照射时间，就会发生光电效应，而上述实验事实与此直接矛盾。
显然经典电磁理论无法解释在光电效应中所显示出的光的量子性质。
按照爱因斯坦的光量子理论，光能是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为«Skip Record If...»的光子具有能量«Skip Record If...»，«Skip Record If...»为普朗克常数。
当光束照射金属时，是以光粒子的形式打在它的表面上。
金属中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量«Skip Record If...»，而无需积累能量的时间。
只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需的逸出功A时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。
按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：«Skip Record If...»（2）式中，«Skip Record If...»为金属的逸出功，«Skip Record If...»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。
光子的能量«Skip Record If...»时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。
产生光电效应的最低频率（截止频率）是«Skip Record If...»。
将（2）式代入（1）式中可得：«Skip Record If...»（3）«Skip Record If...»此式表明截止电压«Skip Record If...»是频率«Skip Record If...»的线性函数。
只要用实验方法得出不同的频率的截止电压，由直线斜率和截距，就可分别算出普朗克常数h和截止频率«Skip Record If...»。
基于此，在爱因斯坦光量子理论提出约十年后，密立根用实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并精确地测定了普朗克常数。
两位物理大师在光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。
光电效应实验，使人们对光的波粒二象性的本质有了更深的认识。
对光电效应现象的研究，促进了光的量子理论的建立和近代物理学的发展。
今天，利用光电效应制成的各种光电器件，如光电池、光电管、光电倍增管等，已被广泛的应用于工农业生产、国防和科研等各个领域。
实验仪器ZKY-GD-4智能光电效应（普朗克常数）实验仪，仪器由光电检测装置（含光电管暗箱，高压汞灯灯箱，高压汞灯电源和实验基准平台）及实验主机-光电效应实验仪（含微电流放大器、扫描电压源发生器两部分）构成。
仪器结构如图5所示。
«Skip Record If...»1.汞灯电源，2.汞灯，3.滤光片，4.光阑，5.光电管，6.光电效应测试仪，7.基座图5仪器结构图主要技术参数：1、微电流放大器：电流测量范围：«Skip Record If...»，分6档，三位半数显，最小显示位10-14A。
零漂：开机20分钟后、30分钟内不大于满度的«Skip Record If...»。
2、光电管工作电源：电压调节范围：«Skip Record If...»档，示值精度«Skip Record If...»％，最小调节电压2mV；«Skip Record If...»档，示值精度«Skip Record If...»％，最小调节电压0.5V。
3、光电管：光谱响应范围 340-700nm，最小阴极灵敏度«Skip RecordIf...»，阳极：镍圈。
暗电流：«Skip Record If...»（«Skip Record If...»）4、滤光片：5片，透射波长365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、578.0nm光阑：3片，直径2mm，4mm，8mm5、汞灯：可用谱线365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、578.0nm测量误差：«Skip Record If...»％实验内容一、必做部分：1．了解光电效应的基本规律。
2．测定光电管伏安特性曲线和入射光频率与光电管截止频率间的关系，计算普朗克常数。
注意事项：7做好测试前准备：1）用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出端（后面板上）连接起来（注意导线与接口的颜色）。
2）将汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上，将汞灯暗箱光输出口对准光电管暗箱光输入口，调整光电管与汞灯距离约为40cm并保持不变。
3）将测试仪及汞灯电源接通，预热20分钟。
2、测定普朗克常数«Skip Record If...»时注意调零和汞灯的遮盖：理论上，测出各频率的光照射下阴极电流为零时对应的«Skip Record If...»，其绝对值即为该频率的截止电压(零电流法)，然而实际上由于光电管的阴极反向电流（阳极制作过程沾上少许阴极材料，入射光照射阳极或入射光从阴极反射到阳极之后都会造成阳极光电子发射）、暗电流（无光照时，阴极本身的热电子发射）、本底电流（外界各种漫反射光照射所致）的影响，实测电流并非阴极电流，实测电流为零时对应的«Skip Record If...»也并非截止电压。
由于本实验仪器的电流放大器灵敏度高、稳定性好。
光电管阳极反向电流、暗电流也较低。
在测量各谱线的截止电压«Skip Record If...»时，可采用“零电流法”。
8将“电流量程”选择开关置于所选档位（伏安特性测试时用10-10A，截止电压测试时用10-13A），将光电管暗箱电流输出端从实验仪后面板断开，进行测试前调零。
（注意：每次实验仪开机或改变电流量程后都要调零）9待电流指示为000.0，电压指示为- - - -后，将光电管暗箱电流输出端与测试仪微电流输入端连接起来，按调零确认键，系统进入测试状态。
10选择手动测量截止电压模式。
11将直径4mm的光阑及365.0nm的滤光片装在光电管暗箱光输入口上（注意：安装、更换光阑或滤光片时，要将汞灯的遮光盖盖好，以免强光直射光电管）。
12从低到高调节电压，观察电流值的变化。
用“零电流法”测量该波长对应的«Skip Record If...»，并将测量数据记入表中。
13依次换上404.7nm，435.8nm，546.1nm，578.0nm的滤光片，重复5）的测量步骤。
数据记录参考表光阑«Skip Record If...»＝3、测光电管的伏安特性曲线时注意扫描区域和存储空间的选择：1）进行测试前调零，选择伏安特性测试的自动模式。
2)测定光电管同一光强不同波长的伏安特性曲线。
a.将直径2mm的光阑及365.0nm的滤光片装在光电管暗箱光输入口上。
b.设置扫描起始和终止电压（-1~50V）。
c.按存储区1键，自动扫描开始。
扫描结束时，查询灯亮。
d.用电压调节键改变电压值，查阅并记录（数据记录表自拟）扫描到的电压及相应的电流值后，灭查询灯，进入新的测试状态。
e.依次换上435.8nm， 578.0nm的滤光片，重复b、c、d的测量步骤。
f.测量结束时，示波器上应留有三条伏安特性曲线。
二、选作部分（自选测量方式、自拟数据记录表格）13-1用“补偿法”测截止电压求普朗克常数«Skip Record If...»：补偿法是调节电压«Skip Record If...»使电流为零后，保持«Skip Record If...»不变，遮挡汞灯光源，此时测得的电流«Skip Record If...»为电压接近截止电压时的暗电流和本底电流。