截止电压-频率关系
光电效应1
电压量程：-2v~30V电流量程： 电压：2.0V波长：546nm
光阑口径D（mm）
2
4
8
光阑口径 ( )
4
16
64
光电流大小I（ ）
13.5
51.8
198.5
因为光强P与光阑入口面积成正比，即P ，所以为了讨论I与光强P关系，可以作I~ 散点图
线性拟合以后，得I=3.0756 +1.817
因为交点法误差较大，故可以使用补偿法从而使系统误差控制在一个较小范围。本试验通过几次调零，最大限度的降低系统误差。但是由于测试仪示数始终无法稳定，且照射高压汞灯之后的最小电流比无光时的本地电流及暗电流小，所以可能产生误差。
在测量截止电压的过程中，同一实验室的不同仪器的截止电压不同，但其在图像上的平行移动并不影响到拟合直线的斜率，从而保证h值的精确；只会影响到截距进而使得各仪器测得的溢出功不同。
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。使用换向开关T，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作用下向阳极迁移，并且在回路中形成光电流。
在光电效应实验中可发现：
1.当入射光的波长不变时，光电流的大小与入射光的强度成正比；
5.49
5.20
光电流大小（ ）
298
73.3
116.0
91.8
28.9
注：滤色光波长为365nm时由于仪器关系，将电流量程换成 ，调零后继续测量
由上面数据及散点图可发现光波长与光电流大小并无简单的线性关系，但大体趋势是随着波长的增大，光电流先减小然后增大，然后再减小。
3光电管的伏安特性曲线与入射光波长的关系
光电效应汇总
2 、光电效应的爱因斯坦方程
1 h mv 2 W 2
3、光电效应解释
(1)饱和光电流强度与光强成正比： 对于给定频率的光束来说，光的强度越大，表示光子的数 目越多，光电子越多，光电流越大。
1868 — 1953 1879 — 1955
爱因斯坦由于对光电效 应的理论解释和对理论 物理学的贡献， 获得 1921年诺贝尔物理学奖
(3)瞬时性。经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的 斯坦光子假说
1905年，爱因斯坦对光的本性提出了新的理论，认为光束可以 看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子流叫做光量子，简称光 子。在真空中，光子以光速c 运动。一个频率为n的光子具有能 量e=hn
7.4 光电效应
1、光电效应的基本概念
当光照射到金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫光电 效应，所逸出的电子叫光电子，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。 窗口 光束 2、研究光电效应实验装置 阴 阳 极 极
普朗克是该杂志的主编，他 对爱因斯坦的工作给予了高 度的评价
在普朗克获博士学位五十周年 纪念会上普朗克向爱因斯坦颁 发普朗克奖章
h W 1 2 U0 mv0 eU0 2 e e (4)光电效应的瞬时性： 当电子一次性地吸收了一个光子后，便获 得了 hn 的能量而立刻从金属表面逸出，没有 U 0 明显的时间滞后。
1 2 mv0 h W 2
eU0 h W
K U a
三、光电效应的应用 •光电管和固态光电探测器 •光电倍增管 •光控继电器 •光电导摄像管 •光敏电阻
密立根由于研究基本电荷 和光电效应，特别是通过 著名的油滴实验，证明电 荷有最小单位，获得1923 年诺贝尔物理学奖
光电效应
南昌大学物理实验报告课程名称：光电效应实验名称：光电效应测普朗克常量学院：建筑工程学院专业班级：土木123学生姓名：蒋晓鹏学号：**********实验地点：基础实验大楼座位号：20实验时间：第X周星期X上午（或下午）几点开始一、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。
二、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g的光波，每个光子的能量为E=hn，其中h=6.626´10-34J×s 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：1hn=mu2+W （1）2式中，n为入射光的频率，m为电子的质量，u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为从金属逸出的光电子的最大初动能。
2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，光电流显然，有eu0-1/2mv2才为零。
这个相对于阴极为负值的阳极电位U0被称为光电效应的截止电压。
hn=eU0+W（3）由上式可知，若光电子能量h+n<W，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是n0=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n0也不同。
电压频率和频率电压转换电路的设计讲解
设计一个V/F转换器，研究其产生的输出电压的频率随输入电压幅度的变化关系。
1 绪论（1）电压/频率转换即v/f转换，是将一定的输入信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。
它的功能是将输入直流电压转换频率与其数值成正比的输出电压，故也称电压控制振荡电路。
如果任何一个物理量通过传感器转换成电信号后，以预处理变换为合适的电压信号，然后去控制压控振荡电路，再用压控振荡电路的输出驱动计数器，使之在一定时间间隔内记录矩形波个数，并用数码显示，那么可以得到该物理量的数字式测量仪表。
图1 数字测量仪表电压/频率电路是一种模/数转换电路，它应用于模/数转换，调频，遥控遥测等各种设备。
（2）F/V转换电路F/V转换电路的任务是把频率变化信号转换成按比例变化的电压信号。
这种电路主要包括电平比较器、单稳态触发器、低通滤波器等电路。
它有通用运放F/V转换电路和集成F/V转换器两种类型。
1.1设计要求设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波的电路,要求包括：积分器；电压比较器和一个将给定频率的矩形波转换为直流电压的电路，要求包括：过零比较器、单稳态触发器、低通滤波器等。
1.2 设计指标(1）输入为直流电压0-10V，输出为f=0-500Hz的矩形波。
（2）输入ui是0~10KHZ的峰-峰值为5V的方波，输出uo为0~10V的直流电压。
2 设计内容总体框图设计2．1 V/F转换电路的设计2.1.1 工作原理及过程积分器和滞回比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图 2所示，比较器输出的矩形波经积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成矩形波，这样便可构成三角波，矩形波发生器。
由于采用集成运放组成的积分电路，因此可以实现恒流充电，能够得到比较理想的矩形波。
通过分析可知，矩形波幅值大小由稳压管的稳定电压值决定，即方波的幅值OLM Z V V =± 。
矩形波的振荡频率 2.1.2 模块功能积分器：积分电路可以完成对输入电压的积分运算，即输入电压与输出电压的积分成正比。
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。
第10讲 光电效应 爱因斯坦光量子理论
第10讲光电效应爱因斯坦光量子理论3. 只有当入射光频率 n 大于截止频率或红限频率 n 0 时，才会产生光电效应；4. 光电效应是瞬时发生的，只要入射光频率 n > n 0，无论光多微弱，驰豫时间不超过 10-9 s 。
2. 截止电压 U c 与入射光频率 n 呈线性关系：一、光电效应的实验规律1. 在频率一定的入射光照射下，饱和光电流强度 i m 与入射光强 I 成正比；U c = K n - U 0KU 00=n二、光电效应实验曲线 i 0 Ui m1 i m2 I1I 2 > I 1 -U c I 2U c —— 截止电压 c 212m eU mv = 4.0 6.0 8.0 10.0 n (1014 Hz ) 0.0 1.0 2.0 U c (V ) Cs Na Ca θ12.0 直线与横坐标的交点就是截止频率或红限频率 n 0。
光是由一束以光速运动的光量子(光子)组成。
mcc h h p ===n λnh =E 光子能量： 光子动量： 光子质量： 三、爱因斯坦光子理论)(0 022===m c h c m n E四、爱因斯坦光电效应方程红限频率(截止频率)： 由金属材料的逸出功 A 决定 h A =0n 五、光的波粒二象性光有时表现出波动性的一面，又有时表现出粒子性的一面。
A h νv m -=2m e 21Q3.10.1有人说：“光的强度越大，光子的能量就越大。
”对吗？答：错。
光子的能量由频率决定，与光的强度没有直接关系。
在光电效应实验中，若只是入射光强度增加一倍；对实验结果有什么影响？Q3.10.2(a )答：光强 I = N h n N 为单位时间通过垂直光传播方向单位面积的光子数。
n 不变 ， I 增加一倍，N 增加一倍， 饱和光电流强度增加一倍。
以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线如图中虚线所示。
完整频率的电压放大倍数公式
完整频率的电压放大倍数公式电压放大倍数是指放大电路中输出信号与输入信号的电压之比。
在电子电路中，电压放大倍数是一个重要的参数，它决定了信号在放大器中被放大的程度。
在不同的频率下，电压放大倍数可能会发生变化，因此需要一个完整的公式来描述电压放大倍数与频率之间的关系。
完整频率的电压放大倍数公式一般可以表示为：Av(f) = Av0 / [1 + (f/fc)^2]其中，Av(f)表示频率为f时的电压放大倍数，Av0表示低频时的电压放大倍数，fc表示截止频率。
这个公式可以解释为：随着频率的增加，频率为f时的电压放大倍数会逐渐减小，当频率等于截止频率时，电压放大倍数会减小到Av0的1/2。
当频率继续增加时，电压放大倍数会进一步减小，直到接近于零。
换句话说，高频信号在放大器中被放大的程度比低频信号要小。
这个公式的推导基于放大电路的频率响应特性。
在放大器中，存在一个截止频率，也称为-3dB截止频率，是指当输入信号的频率等于截止频率时，输出信号的电压放大倍数下降到原来的1/2。
截止频率是由放大器的内部元件和电路结构决定的，它反映了放大器对不同频率信号的放大能力。
这个公式的形式可以看出，电压放大倍数随着频率的增加而减小，这是因为在高频信号下，放大电路中的电容和电感等元件会产生一些不可忽略的影响，导致信号的衰减。
这种衰减可以通过公式中的[f/fc]^2项来表示，当频率接近截止频率时，衰减效应会变得更加显著。
在实际的电子电路设计中，我们需要根据具体的应用需求选择合适的放大器，并根据所需的频率范围确定截止频率。
同时，我们还需要考虑电压放大倍数的稳定性和线性度等因素，以确保放大器在不同频率下都能够提供稳定和可靠的放大效果。
总结起来，完整频率的电压放大倍数公式是一个重要的工具，它帮助我们理解放大电路的频率响应特性，并在设计和调试电子电路时提供指导。
通过合理选择放大器和确定截止频率，我们可以实现对不同频率信号的有效放大，满足各种应用需求。
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。