大学物理实验光电效应1
大学物理课件—光电效应
思考
若测出某种金属的 Ua 曲线的
斜率Ｋ和横轴上的截距 0 ，则可得h= Ｋe ,
逸出功Ａ＝ Ｋe 0 ．
h
1 2
mvm 2
A
1 2
mvm 2
eK (
0 )
h Ke
A Ke 0
0
A h
Ua
h
e
A e
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 Suling CHANG
例 某金属表面被蓝光照射时有光电子 逸出，若增加蓝光的强度，则
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说
一 光电效应实验的规律
Suling CHANG
光照射至金属表面, 电子从金 属表面逸出, 称其为光电子.
实验规律
截止频率（红限） 0 仅当 0才发生光电效应，
截止频率与材料有关与光强无关 .
A V
几种纯 金属 铯 钠 锌 铱 Hz 4.545 5.50 8.065 11.53 19.29
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说
三 光子 爱因斯坦方程
Suling CHANG
“光量子”假设: 光子的能量为 h
爱因斯坦方程
h 1 mv2 A
2
逸出功与材料有关
几种金属的逸出功
金属 钠 铝 锌 铜 银 铂
W / eV 2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 Suling CHANG
I2 I1
I2 I1
U
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 Suling CHANG
二 经典理论遇到的困难
红限问题 无论何种频率的入射光,只要其强度足够大，就能 使电子具有足够的能量逸出金属 .与实验结果不符.
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。
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--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
南昌大学物理实验报告光电效应
南昌大学物理实验报告姓名:李小龙学号：5710116068学院：材料科学与工程学院班级：材料162实验时间：第一周指导老师：张德建一、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=hμ，其中为普朗克常数。
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： hν=12mv2+w式中，ν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，W为被光线照射的金属材料的逸出功，1/2mv2 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e u0-1/2m v2=0 （2）代入上式即有hν=eu0+ w （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。
不同材料有不同的逸出功，因而ν0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。
大学物理《光电效应》精品课件
在一定频率的光照射下，电子从金属或金属 化合物表面逸出的现象称为光电效应，逸出的 电子称为光电子。由光电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 种金属的逸出功。
•外光电效应
由于金属表面的电子吸收外界的光子，克服金属的束缚而逸出金属表面 的现象。
量子”理论的正确。
实验内容
1、测量I－U伏安特性曲线(3650A、4047A） 先测3650A的伏安特性曲线 顺时针旋转“电压调节”旋钮，使电压由-3V逐 渐升高到30V，观察光电流的变化（每隔1V记一 个电流值），记下一组I-U值，然后再将电压从 30V降到-3V。换上4047A的滤色片，再测一遍。 2、测量五个光频率的抬头电压 电压由-3V升高到6V，间隔1V测一个点。当电流 开始变化（急剧变化）时细测几个点（间隔0.1V 或0.2V）。电流起始点所对应的电压值为反向遏 止电压，即抬头电压。
光子的能量和频率成正比：
E h
h 6.631034 J·s
爱因斯坦对光电效应的解释(1905年）
光束由光子构成，频率为v的光束，光子能量为 E h
当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的电子全部吸收， 而不需积累能量的时间。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的束缚而作功，余 下的就成为电子离开金属表面后的动能。
和值；对于不同的光强，饱和电流与光强成正比。
（3）当加反向电压时，存在遏止电压，遏止电压的大小反映
光电子初动能的大小。截止电压U0 与入射光频率具有线性关
系。
E k max
1 2
mv
2
e|
U0
|
（4）光电效应是瞬时效应。当光照射到金属表面时， 几乎立即就有光电子逸出，不超过10–9秒。
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。
南昌大学物理实验报告光电效应
南昌大学物理实验报告姓名:李小龙学号：5710116068学院：材料科学与工程学院班级：材料162实验时间：第一周指导老师：张德建一、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=hμ，其中为普朗克常数。
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： hν=12mv2+w式中，ν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，W为被光线照射的金属材料的逸出功，1/2mv2 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e u0-1/2m v2=0 （2）代入上式即有hν=eu0+ w （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。
不同材料有不同的逸出功，因而ν0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。
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。
大物C实验-光电效应
××大学学生实验报告姓名学号专业班级成绩教师签名【实验题目】光电效应及普朗克常数的测定【实验目的】1.了解光的量子性与光电效应的基本规律2.理解爱因斯坦的光电效应方程；3.测定光电管的截止电压与伏安特性曲线4.测定普朗克常数【仪器用具】普朗克常数实验仪（有手动和自动两种。
仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管，智能实验仪构成。
）【实验原理】1.光电效应现象在光的照射下，电子从金属表面即刻逸出的现象，叫光电效应。
2.光电效应实验规律（1）仅当V >V 0（截止频率）时才发生光电效应，截止频率与材料有关，但与入射光强无关。
（2）光电效应是瞬时效应。
当光照射到金属表面时，几乎立即就有光电子逸出。
（3）同一频率，饱和光电流强度Im 正比于入射光强P（4）对于不同频率的光，其截止电压的值不同。
（5）作截止电压U0与频率V的关系图如图所示U0与V成正比关系。
3.爱因斯坦对光电效应的解释频率为V的光以hv为能量单位的形势一分一分的向外辐射。
光电效应是具有能量hv的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个电子而造成的。
如果电子脱离金属表面耗费的能量为Ws的话，则由光电效出射电子的动能为k sE h Wν=-sWhm-=νυ221式中h为普克朗常数,V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时的初速度，Ws为受光线照射的金属材料的逸出功(或功函数)。
5.普朗克常数测量原理sk WEh+=ν（1）交点法（零电流法）测截止电压（电子的动能) k0EeU=当阳极A与阴极K间加反向电压UAK时，光电子作减速运动。
若电压为U0时，电子刚好能达到阳极（2）截止频率测逸出功0KeU E=0()SoWh hUe e eννν=-=-K sh E Wν=+νhWS=斜率h/eV0斜率U02）测某条谱线在同一光阑，不同距离下的I ～UAK 和某条谱线在不同光阑，同一距离下的I ～UAK 与1）的方法类似，只是将改变滤光片改为改变距离或光阑，为避免数据溢出，需将“电流量程”适当调整。
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。
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a y bx
1 n y yi n i 1
1 n x xi n i 1
1 n xy xi yi n i 1
1 n 2 x xi n i 1
2
U s (V)
2.5 2
5.49 1.15
6.88 1.35
Us频率曲线
7.41 1.95
8.22 2.25
Us（V）
1.5 系列1 1 0.5 0 0 1 2 3 4 5 频率（10^14Hz） 6 7 8 9
Us 0.417 10 1.244
14
0 2.98 1014 Hz
1 2 h Ws mm 2
h 6.6262 1034 J S
普朗克常量h是一个重要的物理常量。凡是涉及 到h的物理现象都是量子现象。
1 2 h Ws mm 2
若
h Ws 0 则没有光电子逸出
Ws 即光电效应存在一截止频率 0 h
只有当
0
h 6.672 1034 J S
Ws 1.99 10 J
19
饱和光电流
只要光的频率超过某一极限频率，受光照射 的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。 当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源， 这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光 电流。光电流的大小要受到光电子数量的约束， 有一个最大值，这个值就是饱和电流。
1 2 h Ws mmFra bibliotek2h 6.6262 1034 J S
何为光电效应……
当光照射在物体上时，光的能量只有部分以 热的形式被物体所吸收，而另一部分则转换为物 体中某些电子的能量，使这些电子逸出物体表面， 这种现象称为光电效应。
爱因斯坦光子假说
表面上看起来连续的光波是量子化的。单色 光由大量不连续的光子组成。
将
反 向
Ws 0 h
光电流
1 2 h W m 代入 s m 2
得到
h h Us 0 e e
h h Us 0 e e
U s b a
Why
通过实验中测量不同频率下的 U s ，作出 U s 曲线 如果是一条直线，就从实验上验证了爱因斯坦方程
若单色光频率为 ，那么每个光子的能量为
E h
光电效应的机理
当光照射到金属表面时，被原子束缚的某个 电子全部吸收一个光子的能量 h ，这个能量的一 部分消耗在从金属表面逸出时克服金属内正电荷 的吸引做的功（逸出功），一部分成为电子刚逸 出金属表面时的最大初动能。逸出功与金属的种 类有关，若以 Ws 表示，则爱因斯坦方程为
Us的确定
I I
Is
Us
拐点
Is
Us
U
拐点
U
Us曲线的拟合
x( )
y(U s )
——最小二乘法
x1 (1 )
x2 ( 2 )
x3 ( 3 ) y3 (U s3 )
x4 ( 4 ) y4 (U s 4 )
y1 (U s1 ) y2 (U s 2 )
U s b a
b
x y xy
U s (V)
由直线的斜率 b h e 可以求出普朗克常量h
0
(1014 Hz)
Ws e
实验步骤
1.仪器调零 2.选择好某一波长的入射光，自动或手动方法测 量I随U变化的数据，并记录（前三次自动，第 四次手动） 3.更换滤色片，选择其它波长，重复第2项的实 验内容
实验后期数据处理
1.做各波长的I~U曲线（记录数据电脑作图），用反向电流趋 向饱和的拐点电位作为该波长的光对应的截止电压 U s (拐点 电位的确定) 2.四个截止电压 U s 和分别对应的入射光频率 （坐标纸描点作图） 3.用作图法或最小二乘法求斜率b
546nm伏安特性曲线 3000 2500 2000 1500
I（pA）
I（pA）
1500 1000 500
系列1
1000 500 0
系列1
0 -3 -2.5 -2 -1.5 U（V） -1 -0.5 -500 0
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5 -500 -1000
0
U（V）
(1014 Hz)
405nm伏安特性曲线 3000 2500 2000 1500
I（pA）
I（pA）
1000 500
系列1
1000 500 0 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 -500 0
系列1
0 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 -500 -1000 U（V） 0
-1000 U（V）
436nm伏安特性曲线 3000 2500 2000
时才逸出光电子
光电效应基本规律
1.光电效应存在一个阈频率(截止频率)，当入射光的 频率 低于某一阈值 0 时，不论光强如何，都没有 光电子产生 2.饱和光电流与光强成正比 3.光电子的动能与光强无关，但与入射光的频率成正 比 4.光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光 电子
光电效应的重要意义
做U
0
s
曲线
4.然后计算普朗克常数h、逸出功 Ws 和截止频率
误差
相对误差Er 测量值x 真值x0 真值x0 100%
Er 5%
h 6.626 0.33 10 J S
34
回答问题：思考题1
365nm伏安特性曲线 3000 2500 2000 1500
实验仪器
高压汞灯，滤色片，光电管及光电管暗盒， MCPH20型光电效应试验仪
仪器的连接
1.如88页图3.13-4连接电路 2.将高压汞灯出光口的高度调节和光电管暗盒入光 口等高
3.高压汞灯距离光电管暗盒30~35cm对齐放好，不 要再动
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.验证爱因斯坦光电方程，测量普朗克常数。
光子概念的提出，揭示出光具有波粒二象性， 使人们对光的本性认识有了一个新的飞跃，对物 理学的发展，特别是量子理论的建立，具有重要 的意义。 光电效应作为信号转换的一种重要方式，已 制成光电管、光电倍增管等器中，广泛地应用在 工农业生产、科教文卫和国防建设众多领域中。
实验原理
1 eU s m 2 2