光电效应实验教学中饱和光电流与入射光强成正比的实验探讨
光电效应实验Ⅱ
思考题
（1）测量到的光电流是否完全是光电效应概念中的光电 流?它还受到哪些因素的影响? 它还受到哪些因素的影响? （2）你是如何减小截止电压的测量误差的? 你是如何减小截止电压的测量误差的? （3）光电效应是如何验证光量子理论的? 光电效应是如何验证光量子理论的?
１、测多个(如5个)频率下的伏安特性，找出不同频率 测多个( 频率下的伏安特性， 下的截止电压，求出普朗克常量h 下的截止电压，求出普朗克常量h
２、确定一频率，改变入射光的强度(比如三个不同强 确定一频率，改变入射光的强度( 测量光电管的伏安特性。 度)测量光电管的伏安特性。
普朗克常数测Leabharlann 仪当高于某种金属“阀”频率γ0的光，照在该金属表面后，即 的光，照在该金属表面后， 当高于某种金属“ 刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下： 刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下： (1)光电流与光强成正比； (1)光电流与光强成正比； 光电流与光强成正比 (2)光电效应存在一个阀频率， (2)光电效应存在一个阀频率， 光电效应存在一个阀频率 当入射光的频率低于某一阀 不论光的强度如何， 值γ时，不论光的强度如何， 都没有光电子产生； 都没有光电子产生； (3)光电子的初动能与光强无关， (3)光电子的初动能与光强无关， 光电子的初动能与光强无关 但与入射光的频率成正比； 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，立即产生光电子。 (4)光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立即产生光电子。 光电效应是瞬时效应
普朗克常数的测量
量子论是近代物理的基础之一， 量子论是近代物理的基础之一，给予量子论以 直观、鲜明物理图像的是光电效应。随着科学技术 直观、鲜明物理图像的是光电效应。 的发展，光电效应已广泛应用于工农业生产、 的发展，光电效应已广泛应用于工农业生产、国防 和许多科技领域。 和许多科技领域。普朗克常数是自然界中一个很重 要的普适常数， 要的普适常数，它可以用光电效应法简单而又较准 确地求出。所以， 确地求出。所以，进行光电效应实验并通过实验求 取普朗克常数有助于我们了解量子物理学的发展及 对光的本性认识。 对光的本性认识。
高中物理_光电效应教学设计学情分析教材分析课后反思
【教学设计】光电效应_物理_高中_1、引入：幻灯片展示光电效应的三个诺贝尔物理学奖项。
（得主照片与简介）光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子说从理论上成功解决光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验验证了爱因斯坦理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。
光电效应的科学之光经众多物理学奖前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章……（通过展示光电效应的三个物理学奖项引起学生对光电效应一探究竟的学习动机）(2’)2、视频演示实验：X光照射锌板演示光电效应现象。
观察现象，通过阶梯形、逻辑性提问引发思考。
提问如下：①：这个是什么仪器？（指着验电器问）②：这个仪器有什么用？③：现在验电器金属箔张开说明了什么？④：那么验电器为什么带电呢？与之前弧光灯不照射金属箔不张开对比，引导学生分析出正是因为弧光灯的照射，锌板发射出电子自身带上了正电。
（此处可设问这种现象与静电感应有何区别？）引导学生用自己的话描述光电效应现象，从而引出光电效应概念：物体在光的照射下发射电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫光电子。
（学生将了解并可以识别光电效应）光电效应是一个奇特的现象，有很多科学家对这个现象进行了研究，包括上面三位诺贝尔物理学奖得主，那么，如果是你，你会怎么去探究光电效应的规律呢？(5’)提问：我们从初中开始以及高中三年学过的实验探究的方法有哪些？（控制变量法，对比试验，转化法等）引导学生分析，要探究光电效应，首先需要让光电效应再生，也就是需要光电效应的发生装置（比如上述弧光灯照射锌板就是一个发生装置，但要定量探究还须改进）——>光电效应现象看不到摸不着，必须转化为可测量的量去研究它(转化法)——>光电效应既然有电子发射出来，那么可以从电子的角度去研究，与电子有关的量有什么呢，比如电流，如果要研究电流，就必须要有一个电路。
光生电流与入射光强度的关系
光生电流与入射光强度的关系《光生电流与入射光强度的关系》引言：光电效应是光的一种基本性质，它指的是当光照射到某些物质上时，会引起物质中的电子发射。
光生电流是由光电效应引起的电流，它是研究光电效应的重要参数之一。
本文将讨论光生电流与入射光强度之间的关系。
背景：光生电流的大小与入射光强度有密切关系。
经典的光电效应理论认为，当光照射到物质表面时，光子携带能量传递给物质中的电子，当光子能量足够大以克服束缚电子的势垒时，电子会从物质中解离。
因此，光生电流的强度应与入射光强度成正比。
光生电流与入射光强度之间的关系：根据光电效应理论，光子能量与入射光强度成正比，因此入射光强度越大，光子能量越高，携带的能量足以解离更多的电子，从而产生更强的光生电流。
这意味着，光生电流与入射光强度呈线性关系。
然而，实际情况可能更为复杂。
在某些情况下，物质表面可能存在能级结构，入射光的能量可能无法充分激发电子，导致光生电流的饱和效应。
在这种情况下，随着入射光强度的增加，光生电流的增加速度会逐渐减慢，最终趋于饱和。
此外，物质的性质也会影响光生电流与入射光强度的关系。
不同的物质具有不同的光电效应特性，如光电效应的阈值能量、光子的激发交换过程等，这些因素也会影响光生电流的大小与入射光强度的关系。
结论：总体而言，光生电流与入射光强度呈正比关系。
然而，并非所有情况都遵循线性关系，因为存在饱和效应和物质特性的影响。
从实际应用角度来看，了解光生电流与入射光强度的关系对于优化光电材料和光电器件的设计具有重要意义，可用于实现更高效的能量转换和光电探测。
总结：本文阐述了光生电流与入射光强度之间的关系。
尽管光生电流一般与入射光强度成正比，但其他因素如能级结构和物质特性的影响可能导致非线性关系的出现。
该研究对于深入理解光生电流的产生机制以及优化光电器件的设计具有重要意义。
光电效应与光强的关联研究
光电效应与光强的关联研究引言光电效应是一个重要的物理现象，用以解释光的电磁特性和电子的行为。
在近百年的研究中，科学家们一直试图发现光电效应和光强之间的关联。
本文将探讨这个问题，并介绍相关的研究成果。
光电效应的基本原理光电效应是指当一束光照射到金属表面时，会引起金属表面的电子发生运动，从而形成电流。
根据爱因斯坦的理论，光子（光的微粒）的能量和频率成正比。
因此，当光的强度增加时，光的频率（或波长）也会增加，从而照射到金属表面的光子的能量会增加。
研究历史早在19世纪末，科学家们发现光电效应与光的频率有关，但并没有发现与光强之间的明确联系。
直到20世纪初，爱因斯坦提出了关于光的微粒性质的理论，才使得研究进展得到了突破。
爱因斯坦的理论认为，光子具有能量和动量。
当光子照射到金属表面时，它们与金属内的自由电子发生碰撞，使电子获得足够的能量跳出金属表面形成电流。
而这个能量的大小取决于光子的频率。
因此，光子的能量越大，光的频率也越大。
近年来的研究近年来，科学家们通过利用先进的技术手段和仪器设备，对光电效应进行了更深入的研究。
通过控制光的强度，他们发现光电效应与光强之间确实存在一定的关联。
在一项最新的研究中，科学家使用了高能量激光器对金属表面进行照射，并测量了产生的光电子的动能分布。
实验结果表明，当光强度逐步增加时，光电子的动能也随之增加。
这与光电效应的基本原理相符。
此外，一些研究还探讨了光电效应的非线性现象。
一项研究表明，当光强度达到一定阈值时，光电效应的增长速度会迅速加快，形成阈值现象。
这一发现对于深入理解光电效应的物理机制具有重要意义。
进一步研究的意义光电效应与光强度的关联研究具有重要的理论和应用意义。
首先，深入研究光电效应与光强之间的关系可以为量子物理和光电子学理论的发展提供新的观点和思路。
通过研究光电效应的非线性现象，有助于揭示光子和电子之间的相互作用和能量转移机制。
其次，光电效应的研究还可以为光电子器件和传感器等应用领域的发展提供指导。
光线效应实验讲义
光电效应【实验目的】1、通过测试光电效应基本特性曲线，使学生进一步加深对光的粒子性的认识。
2、通过对五种不同频率的反向遏止电压U S 的测定，由Us-ν直线图形，求出“红限”频率。
3、验证爱因斯坦光电方程，求普朗克常数h。
【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。
光电效应的基本规律如下：（1）光电流I 与入射光强P成正比，当光强一定时，随着光电管两端电压的增大，光电流趋于一个饱和值I M ，此时对应的电压称为饱和电压（如图1a、b）；（2）光电效应存在一个阈频率ν0，当入射光的频率ν<ν0时，不论光的强度如何都没有光电子产生（图1c）,且ν0的大小与光阴极材料有关；（3）光电子的初动能与光强无关，但与入射光的频率成正比（图1d）；（4）光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子，响应时间为10-9S 。
对于这些实验事实，经典的波动理论无法给出圆满的解释。
1905年爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，提出了光量子假说，并用它成功地解释了光电效应的实验结果，给出了有名的爱因斯坦光电效应方程：W mV hv +=2max 21(1) 式中：h—普朗克常数，公认值为6.62916×10-34J·S；v —入射光频率； 2max21mV —光电子的最大初动能； W—电子摆脱金属表面约束所需的逸出功。
根据这一理论，当金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时，便获得这光子的全部能量h ν，如果这能量大于W，电子就会从金属中逸出。
由（1）式可见，只有当时，才会有光电子发射，我们把W hv ≥hW记作ν0即hWv =（2）这就是说ν0是能发生光电效应的入射光的最小频率，显然它的值随金属种类不同而不同，又称“红限”频率。
图2是光电效应实验的原理图。
当频率大于ν0的入射光射到阴极K时，会有光电子以某一初动能飞出。
为了测量最大动能2max21mV ，我们在阴极K与阳极A之间加上K高A低的可变电压来使光电子减速，设当电压加至Us时恰好有Us e mV =2max 21 （3） 此时将不会有再有光电子到达阳极。
光电效应实验
光电效应实验第1章仪器介绍LB-PH3A光电效应（普朗克常数）实验仪由汞灯及电源、光阑与滤⾊⽚、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放⼤器）构成，实验仪结构如图1所⽰，测试仪的调节⾯板如图2所⽰。
汞灯刻度尺光阑与滤⾊⽚光电管图1 实验仪结构图图2 测试仪前⾯板图LB-PH3A光电效应（普朗克常数）实验仪有以下特点：1．在微电流测量中采⽤⾼精度集成电路构成电流放⼤器。
对测量回路⽽⾔，放⼤器近似于理想电流表，对测量回路⽆影响。
精⼼设计、精⼼选择元器件、精⼼制作，使电流放⼤器达到⾼灵敏度、⾼稳定性，使测量准确度⼤⼤提⾼。
2．采⽤了新型结构的光电管。
由于其特殊结构使光不能直接照射到阳极，由阴极反射到阳极的光也很少，加上采⽤新型的阴、阳极材料及制造⼯艺，使得阳极反向电流⼤⼤降低，暗电流⽔平也很低。
3．设计制作了⼀组⾼性能的滤⾊⽚。
保证了在测量⼀组谱线时⽆其余谱线的⼲扰，避免了谱线相互⼲扰带来的测量误差。
4．由于仪器的稳定性好且⽆谱线间的相互⼲扰，测出的I - U特性曲线平滑、重复性好。
5．通过改变实验仪的电压档位的⽅式，利⽤光电效应测量普朗克常数、光电管伏—安特性以及验证饱和光电流与⼊射光强成正⽐等实验。
6．本仪器可⽤三种不同⽅法测量普朗克常数（拐点法、零电流法、补偿法），因此有较好的可⽐性。
7．采⽤上述测量⽅法，不但使得U0测量快速、重复性好，⽽且据此计算出的h误差不⼤于3 %。
其技术参数如下：1．微电流放⼤器：电流测量范围：10-7 ~ 10-13 A，分6档，三位半数字显⽰零漂：开机20分钟后，30分钟内不⼤于满读数的± 0. 2 %（10-13 A档）2．光电管⼯作电源：电压调节范围：-2 ~ +2 V，-2 ~ +20 V，分两档，三位半数字显⽰不稳定度≤0. 1 %3．光电管：光谱响应范围：340 ~ 700 nm最⼩阴极灵敏度≥1 µA（-2 V≤U AK≤0 V）阳极：镍圈暗电流I ≤5 × 10-12 A（-2 V≤U AK≤0 V）4．滤光⽚组：5组，中⼼波长为：365. 0 nm，404. 7 nm，435. 8 nm，546. 1 nm，578. 0 nm5．汞灯：可⽤谱线：365. 0 nm，404. 7 nm，435. 8 nm，546. 1 nm，578. 0 nm6．测量误差≤3 %第2章实验⽬的与原理光电效应是，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的现象。
8.2.1 光电效应的实验规律
光电子运动形成的电流被称为: 光电流
K
A
2、实验装置
在一个真空管内，装有阴极 K 和阳极 A，当单色光通过石英窗 口射到 K 上时，金属板便释放光 电子。如果在 K 、A 两端加上电 势差 U，则光电子飞向阳极，回 路中形成光电流。
G V
光电效应的实验规律
光束射到金属表面使 电子从金属中脱出的现 象称为光电效应。
频 率
饱和光电流
光强较强
相 同
饱和光电流
光强较弱
光电效应的实验规律
3、实验规律
1) 在入射光频率不变时，饱和光电流强度 is 与 入射光强 I 成正比；
说明被光照射的电极上，
单位时间内释出的光电子数 i
与入射光的强度成正比。
i s2
I 2
遏止(截止)电势差 Uo 光电子的最大初动能:
i
I
s1
1
光强 I > I 21
3、电子积累能量需要一段时间， 光电效应不可能瞬时发生。
光电效应的实验规律
0 称为截止频率或红限频率 Cut off Frequency
4) 光电效应是瞬时发生的， 驰豫时间不超过10-9s
光电效应的实验规律
二、经典物理学所遇到的困难
按照光的经典电磁理论：
1、逸出光电子的初动能应随光强增大而增大， 与频率无关；
2、在截止频率；
E k max
1 2
m
v
2 m
eU o
-Uo 0
U
光电效应的实验规律
2) 光电子的最大初动能随入射光的频率线性增加，
与光强无关；
Uo ν
Uo()
Cs Na Ca
E k max
1 2
光电效应测普朗克常量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：光电效应测普朗克常量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、 实验目的：1、 研究光电管的伏安特性及光电特性。
2、 比较不同频率光强的伏安特性曲线与遏制电压。
3、 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
4、 验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h 。
二、 实验仪器：YGD-1 普朗克常量测定仪（内有75W 卤钨灯、小型光栅单色仪、光电管和微电流测量放大器、A/D 转换器、物镜一套）图（1）1—电流量程调节旋钮及其量程指示； 2—光电管输出微电流指示表； 3—光电管工作电压指示表； 4—微电流指示表调零旋钮； 5—光电管工作电压调节（粗调）； 6—光电管工作电压调节（细调）； 7—光电管工作电压转换按钮; 8—光电管暗箱；9—滤色片，光阑（可调节）总成； 10—档光罩；11—汞灯电源箱； 12—汞灯灯箱。
三、 实验原理：光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD 是光电管，K 是光电管阴极，A 为光电管阳极，G 为微电流计，V 为电压表，E 为电源，R 为滑线变阻器，调节R 可以得到实验所需要的加速电位差AK U 。
光电管的A 、K 之间可获得从 U -到0再到 U +连续变化的电压。
实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为： nm nm nm nm nm 577 ,546 ,436 ,405 ,365。
无光照阴极时，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）。
加速电位差AK U 越大，阴极电流越大，当AK 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H I ，H I 的大小和照射光的强度成正比（如图2所示）。
加速电位差AK U 变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差AK U 负到一定数值时，阴极电流变为“0”，与此对应的电位差称为遏止电位差。
物理实验报告-光电效应与普朗克常数
物理实验报告光电效应和普朗克常量的测定（岳晨涛，61313113，吴健雄学院，东南大学，南京，指导老师：李剑）摘要：光电效应是指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的现象。
本实验利用高压汞灯及电源、滤光片、光阑、光电管和测试仪测量了相同孔径不同波长的入射光的截止电压，通过图像法测得普朗克常量。
另外，实验还研究了在特定波长下的光电管的伏安特性曲线；以及同一种入射光在距离 d 不同下的光电管的伏安特性曲线。
1.引言1887年物理学家赫兹用实验验证电磁波的存在时发现了这一现象，但是这一实验现象无法用当时人们所熟知的电磁波理论加以解释。
1905年，爱因斯坦大胆地把普朗克在进行黑体辐射研究过程中提出的辐射能量不连续观点应用于光辐射，提出“光量子”概念，从而成功地解释了光电效应现象。
1916年密立根通过光电效应对普朗克常数的精确测量，证实了爱因斯坦方程的正确性，并精确地测出了普朗克常数。
爱因斯坦与密立根都因光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。
光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。
随着科学技术的发展，光电效应已广泛用于工农业生产、国防和许多科技领域。
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。
2.实验原理光电效应是指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的现象。
对光电效应的实验工作累积的基本实验事实有如下：(1)对一定的频率，有一电压U0,当U a≦U0时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。
(2)当U a≧U0后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流I m的大小与入射光的强度P成正比。
(3)对于不同频率的光，其截止电压的值不同。
(4)当入射光频率低于某极限值v0（v0随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
(5)光电效应是瞬时效应。
光电效应实验报告概要
光电效应实验报告：付剑飞；学号：摘要1887年，赫兹在研究电磁辐射时意外发现，光照射金属外表时，在一定条件下，有电子从金属的外表溢出，这种现象被称作光电效应，多溢出的电子称为光电子。
由此光电子的定向运动形成的电流称为光电流。
1905年爱因斯坦用光量子理论圆满解释了光电效应得出爱因斯坦光电效应方程并由此获得诺贝尔奖，可见光电效应的重要性。
本次实验便是这这样的理论基础上开展的测量有关光电管的U-I曲线和截止频率等的工作。
关键词光电子；截止频率；光电流；普朗克常数；截止电压；爱因斯坦方程引言光电效应和光量子理论在物理学的发展史上具有划时代的意义，量子论是近代物理的理论基础之一。
而光电效应则可以给量子论以直观鲜明的物理图像。
本实验利用“减速电势法”测量光电子的动能，从而验证爱因斯坦方程，并测得普朗克常数。
通过实验有助于理解量子理论。
【实验目的】1、通过实验了解光的量子性；2、测量光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的截止电压；3、验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。
【仪器用具】ZKY-GD-3普朗克常数测试仪。
本仪器主要由光源，滤色片〔5片〕和光阑〔3片，直径分别是2mm,4mm,8mm〕，光电管，微电流测量仪四部分组成。
【实验原理】一、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外表上时，会有电子从金属外表逸出，这种现象叫做光电效应，从金属外表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外表对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属外表后的动能。
爱因斯坦提出了著名的光电方程：〔1〕式中，γ为入射光的频率，m 为电子的质量，v 为光电子逸出金属外表的初速度，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。