光电效应cx.pptVIP

物理实验中心网站 202.120.99.174 赫兹在研究紫外线对火花放电的影响时发现了光电效应。后来勒纳德等人制作了二极管研究了这一现象。当时无法用经典理论解释。 1900年，普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858—1947）提出量子假设。 1905年，爱因斯坦提出光量子概念，解释了光电效应现象。 光电效应示意图 光电效应 外光电效应—— 光作用下金属表面逸出电子, ex:光电倍增管 内光电效应—— 光电导效应：半导体材料在光照下，电子受能量大于 电子禁带宽度的光子作用激发导带，增 加电导率的现象 ex:光敏电阻 光生伏打效应：半导体材料在pn结处形成内建电场， 光照下，激发子在内建电场作用下形 成电动势的现象。 ex:太阳能电池、硅光电池 实验事实 (1)饱和光电流： 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 (2)每个光电子的初动能 与入射 光频率成正比，与光强无关；实验中反映初动能大小的是遏止电势差。 (3)存在截止频率：对某一种金属来说，只有当入射光的频率大于某一频率时，电子才能从金属表面逸出，电路中才有光电流，这个频率叫做截止频率. (4)光电效应是瞬时效应。只要入射光频率大于截止频率，一经光线照射，立刻产生光电子。 实验事实 (5)线性：用不同频率的 光照射阴极K的表面时，只 要入射光的频率大于截止频 率，遏止电势差与入射光频 率具有线性关系。 爱因斯坦光电方程 爱因斯坦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（光子）。 一个频率为 的光子具有能量 阴极金属材料的逸出功为 阴极表面电子吸收光子的能量，当 ＞ 电子逸出，并具有初动能 实验电路图 误差分析 实测曲线 理论曲线 阳极电流：A极难免粘上阴极材料，受光照后也要发射少量光电子，构成反向电流。 漏电流：爱因斯坦方程在绝对零度下严格成立。常温下，电极要发射少量热电子，加上管壳和管座的漏电构成暗电流。 实验内容 1. 测量光电管的伏安特性曲线： 入射光的波长分别为365.0nm 、404.7nm 。 （电压： －3V～＋30V，在－2V～0V多测几个点） 2.测量入射光的“抬头电压”： 波长分别为435.8、546.1、577.0nm。 （电压： －3V～0V） 3.观测入射光强与饱和电流的关系。 入射光为577.0nm，测量光强为100 ％、 75％、50％、25％时的饱和光电流。 （电压： 15V～ 30V） 数据处理 1.绘出365.0nm和404.7nm光的I～U伏安特性曲线。 2.用图解法计算普朗克常数h，并计算与公认值的百分误差。 公认值h＝6.626076×10－34 J·s。 3.对实验过程和结果分析讨论，并可进行展开。 数据处理 注意事项 1. 充分理解仪器使用要求和操作顺序。不 要随意拆卸电缆和导线，保证接触良好。 2.不要让光源的出射光直接入射光电管，保 证光电管安全，并注意保护滤色片、减光片。 3.在变换电压量程和极性时，需将电压调节 为零，不允许随意改变电压量程和极性. 爱因斯坦光电效应的应用 光电管和固态光电探测器 光控继电器 光电倍增管 光电导摄像管 光敏电阻  华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology 华东理工大学物理实验中心 East China University of Science and Technology Albert Einstein 1879-1955 1921年诺贝尔物理学奖 实验历史背景及意义 在物理学史上，光电效应现象的发现，对光的本性—波粒二象性的认识，具有极为重要的意义，它给量子论以直观、明确的证明。 实验原理 光电效应：电子从受辐射作用的材料中释放出来的过程，叫做光电效应；发射出来的电子叫做光电子。 Ua 3 1 2 U I Ih 0 截止频率 Na Ca ? O 2.0 1.0 6.0 8.0 10.0 ?01 ?02 |Ua| 对光电管