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。
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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。