光电效应(大学物理实验)
普朗克常量测量(光电效应)
姓名：； 学号； 班级 ；教师________；信箱号：______ 预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节； 座位号：_______《大学物理实验》报告一、实验名称 光电效应测定普朗克常量二、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) 验证爱因斯坦光电效应方程，求普朗克常量 h.(3) 测定光电管的伏安特性曲线.三、实验原理 (基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。
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，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，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1 光电效应实验原理图 图2 光电管的伏安特性曲线1. 光电流与入射光强度的关系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，饱和电流与光强成正比2.光电子的初动能与入射光频率之间的关系预习操作 实验报告 总分 教师签字光电子从阴极逸出时，具有初动能。
当U=U A-U K为负值时，光电子逆着电场力方向由K极向A极运动，随着U的增大，光电流迅速减小，当光电流为零，此时的电压的绝对值称为遏止电位差U a.在减速电压下,当U=U a时，光电子不再能达到A极，光电流为零。
所以电子的初动能等于它克服电场力所作的功。
即根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一种微粒，即为光子。
每一光子的能量为,其中h为普朗克常量，v为光波的频率。
所以不同频率的光波对应光子的能量不同。
光电子吸收了光子的能量h v之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A，另一部分转换为电子初动能。
实验报告_光电效应
一、实验目的1. 了解光电效应的基本原理和规律；2. 掌握光电效应实验的操作步骤；3. 通过实验测量并分析光电管的伏安特性曲线；4. 利用光电效应测量普朗克常数。
二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质表面的电子吸收光子能量而逸出的现象。
根据爱因斯坦的光电效应理论，光子能量与光子的频率成正比，即 E = hv，其中E为光子能量，h为普朗克常数，v为光子频率。
光电效应的基本规律如下：1. 光电效应的发生需要入射光的频率大于金属的截止频率；2. 光电子的动能与入射光的频率成正比；3. 光电子的最大动能与入射光的强度无关。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪：包括光电管、滤光片、光阑、微电流放大器、示波器等；2. 汞灯：提供连续光谱；3. 电压表：测量光电管两端电压；4. 电流表：测量光电流；5. 数据采集器：记录实验数据；6. 计算机：处理实验数据。
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，保持约40cm；3. 将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接；4. 选择合适的电流量程，进行测试前调零；5. 切换到伏安特性测试档位，调节电压调节范围，记录所测UAK及I的数据；6. 改变入射光的频率，重复步骤5，记录数据；7. 利用实验数据绘制伏安特性曲线；8. 根据伏安特性曲线，测量不同频率下的截止电压；9. 利用光电效应方程，计算普朗克常数。
五、实验数据整理与归纳1. 记录实验数据，包括入射光的频率、电压、电流等；2. 绘制伏安特性曲线；3. 根据伏安特性曲线，测量不同频率下的截止电压；4. 利用光电效应方程，计算普朗克常数。
六、实验结果与分析1. 通过实验，验证了光电效应的基本规律；2. 通过测量伏安特性曲线，得到了不同频率下的截止电压；3. 利用光电效应方程，计算出了普朗克常数的值。
七、实验心得1. 光电效应实验是光学实验中的一个重要实验，通过实验加深了对光电效应基本原理和规律的理解；2. 实验过程中，要注意实验仪器的操作，确保实验数据的准确性；3. 在数据处理和分析过程中，要运用正确的物理理论和方法，得出合理的结论。
光电效应实验
物理实验中心
五、数据记录表格
1、测绘光电管的光谱特性曲线US～υ数据记录表
波长λi(nm) 频率υi(×1014HZ) 截止电压US(V) 备注
365.0(紫外线) 404.7(紫光) 435.8(蓝光) 546.1(绿光) 577.0(黄光)
8.214
7.408
6.879
5.490
5.196
入射距离L=400mm，光栏孔φ=4mm，电流档位×10-13A
4、择压：
选择电压量程(测截止电压时把“电源转换”按钮按下； 测伏安特性时把“电源转换”按钮松开)
5、选程：
选择电流量程(测截止电压时把“电流量程”旋钮调到10-13 档位；测伏安特性时把“电流量程”旋钮调到10-10档位)
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六、实验步骤
6、调零：
调整“电压粗调”与“电压细调”旋钮，使电压表显示0， 再调整“调零”旋钮，使电流表显示0
··· 24.0 25.0 26.0 27.0
物理实验中心
物理实验中心
六、实验步骤
1、接线：
用专用电流信号线与导线把主机与光电管联接好
2、预热：
打开汞灯与主机电源开关，对汞灯及主机进行预热
3、挡光：
把滤色片调到0挡光位，用遮光盖盖住滤色片及汞灯的发 光孔，再把光栏调到4mm，光的入射距离调到400mm
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七、注意事项
1、操作过程中随时把滤色片转盘放到0挡光位 2、实验时避免背景光的强烈变化 3、实验结束时应盖上光电管暗盒和汞灯的遮光盖
物理实验中心
八、思考题
1、光电效应有哪些规律？爱因斯坦光电效应 方程的物理意义是什么？
大学物理实验报告
实验五、光电效应测普朗克常量普朗克常量是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ⋅⨯=-3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。
光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。
激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，不论光的强度如何，都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关，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（延迟时间不超过910-秒），停止光照，即无光电子产生。
传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。
1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。
1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。
因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。
实验目的1、 通过实验理解爱因斯坦的光电子理论，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、并以测定普朗克常数。
实验仪器GD-3型光电效应实验仪（GD Ⅳ型光电效应实验仪）图1 光电效应实验仪实验原理1、 光电效应理论：爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子：h εν= (1)212h mv W ν=+ (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程，其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功，对特定种类的金属来说，是常数。
光电效应实验
光电效应实验光电效应是指光照射到金属表面时，所产生的光电子的现象。
它是光的粒子性质的重要证据之一，对于揭示光的本质、发展量子力学有着重要的意义。
本文将介绍光电效应的实验过程、结果及其在科学研究与实际应用中的意义。
实验设备与材料为了进行光电效应实验，以下设备和材料是必要的：1. 光源：白炽灯、激光器或LED等。
2. 紫外光源：紫外光灯或氘灯。
3. 光电效应实验仪器：包括光电效应仪器、电压源、电流表、电压表等。
4. 金属样品：金属片或金属板。
实验步骤1. 设置实验装置：将光电效应实验仪器与相应的电源和测量仪器连接好。
确保仪器的正常工作状态。
将金属样品放置在光电效应仪器的光照位置。
2. 调整光源：打开光源，根据实验需要，选择适当的光源类型，并调整其亮度或功率，保证光照强度控制在恒定的数值。
3. 调整电压和电流：根据实验要求，设置恒定的电压或直流电流值。
可调节电源的输出，或使用电压源和电流表进行准确控制。
4. 测量电流和电压：当光照射到金属样品上时，使用电流表和电压表测量由光电效应引发的电流和电压变化。
记录这些数据。
5. 改变实验条件：通过改变光照强度、光源类型、金属样品材料或电压，记录并比较不同实验条件下的测量结果。
6. 进一步实验与分析：根据实验需求，可以进行更加复杂的实验，例如测量光电效应的最大动能、研究不同金属样品的光电效应等。
同时，分析实验数据，比较实验结果与理论预期的吻合程度。
实验结果与讨论根据光电效应实验的结果，我们可以得出以下结论和讨论：1. 光电流与光照强度之间的关系：实验结果表明，光电流的大小与光照强度呈正相关关系。
当光照强度增大时，光电流也随之增大。
2. 光电流与金属样品的材料特性有关：使用不同材料的金属样品进行实验，可以观察到光电流的差异。
不同金属材料对光电效应的敏感性有所不同。
3. 光电效应的截止频率：当光照射到金属表面时，存在一个最低频率，称为截止频率，低于该频率的光无法引发光电效应。
光电效应实验
光电效应光电效应当光束照射到某些金属外表上时, 会有电子从金属外表即刻逸出,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外表上时, 可以使电子从金属外表逸出,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hν=1/2 mv m2+ W (1)是光电子的质量和最大速度,W为电子摆脱金属外表其中ν为光的频率,h为普朗克常数,m和vm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ν的光子具有能量hν,当金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时,便获得这个光子的全部能量。
如果光子的能量hν大于电子摆脱金属外表的约束所需要的逸出功W,电子就会从金属中逸出,1/2mv是光电子逸出外表后所具有的最大动能;光m子能量 hν小于W时,电子不能逸出金属外表,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ν,称为光电效应的截止(或极限)频率。
由方程(1)可得=W/h (2)v也是不同的。
不同的金属材料有不同的逸出功, 因而ν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,E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。
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。
物理实验技术中的光电效应测量方法
物理实验技术中的光电效应测量方法光电效应是物理实验中经常观察到的现象之一，它是指当金属或半导体表面受到光照时，会产生电子的释放和流动。
光电效应测量方法的研究对于理解光电效应的本质以及应用于光电器件的研究具有重要意义。
本文将介绍物理实验技术中常用的光电效应测量方法。
一、表面电子能谱测量法表面电子能谱测量法是一种用于研究材料表面电子能级分布的技术。
它通过测量光电子能谱来分析材料表面的电子结构。
在实验中，首先使用电子能谱仪将入射光的能量调节到一个特定的范围，然后通过电子能谱仪测量被光激发的光电子的能量与数量。
通过分析光电子能谱的峰形、强度和位置等参数，可以确定材料表面的电子态密度分布以及电子能级结构。
二、光电流测量法光电流测量法是一种用于测量光电效应的电流的技术。
它通过测量光照射下，从金属或半导体表面散射出的电子的流动来研究光电效应。
在实验中，首先将样品置于真空室中，然后通过一个光电探测器接收光电子，并将其转换为电流信号。
通过测量光电流随光照强度和波长的变化，可以得到材料表面的光电流-光照强度/波长曲线。
这样可以确定材料的光电子发射特性，包括最大光电流、光电流饱和值以及光电子发射的能量阈值等。
三、角度分辨光电子能谱测量法角度分辨光电子能谱测量法是一种用于测量光电子能量与入射光的入射角之间关系的技术。
它通过测量光电子激发出的能量与入射光的入射角来研究材料的电子结构和能带结构。
在实验中，将样品置于光斑束流中，通过调节入射光的入射角和能量来调节光电子激发过程中的能量和入射角。
通过测量光电子能量与入射光的入射角之间的关系，可以研究材料中的禁带结构、能带间的耦合以及载流子的输运性质等。
四、时间分辨光电子能谱测量法时间分辨光电子能谱测量法是一种用于测量光电子激发和传输过程中时间分辨信息的技术。
它通过测量光电子被光激发后的时间行为，来研究光电子在材料中的输运过程。
在实验中，通过使用飞秒激光系统来产生超短激光脉冲，并通过与光电子相互作用来引起电子的激发和发射。
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。
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。