《光电效应》PPT课件.ppt

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1、光电效应光电效应华东理工大学物理实验中心华东理工大学物理实验中心Albert Einstein1879-1955 19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖光电效应示意图光电效应示意图三、实验原理三、实验原理光光电电效效应应：电电子子从从受受辐辐射射作作用用的的材材料料中中释释放放出出来来的的过过程程，叫叫做做光光电电效效应应；发发射射出出来来的的电电子子叫叫做光电子。做光电子。光光电效效应外光电效应外光电效应 光作用下金属表面逸出电子光作用下金属表面逸出电子,ex:ex:光电倍增管光电倍增管内光电效应内光电效应 光电导效应：光电导效应：半导体材料在光照下，电子受能量大于半导体材料在光照

2、下，电子受能量大于 电子禁带宽度的光子作用激发导带，增电子禁带宽度的光子作用激发导带，增 加电导率的现象加电导率的现象 ex:ex:光敏电阻光敏电阻 光生伏打效应：光生伏打效应：半导体材料在半导体材料在pnpn结处形成内建电场，结处形成内建电场，光照下，激发子在内建电场作用下形光照下，激发子在内建电场作用下形 成电动势的现象。成电动势的现象。ex:ex:太阳能电池、硅光电池太阳能电池、硅光电池【实验事事实】(1)(1)饱和光电流：饱和光电流：饱和光电流强度与入射光强度成正比。饱和光电流强度与入射光强度成正比。(2)(2)每个光电子的初动能每个光电子的初动能 随入射随入射 光频率提高而增大，与入

3、射光强无关光频率提高而增大，与入射光强无关；(3)(3)存在截止频率：存在截止频率：对某一种金属来说，只对某一种金属来说，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电流，这个频率叫做截止频率.(4)(4)光电效应是瞬时效应。光电效应是瞬时效应。312IIh0截止频率截止频率(5)(5)线性性：线性性：用不同频率的用不同频率的光照射阴极光照射阴极K K的表面时，只的表面时，只要入射光的频率大于截止频要入射光的频率大于截止频率，遏止电势差与入射光频率，遏止电势差与入射光频率具有

4、线性关系。率具有线性关系。NaCaO2.01.06.08.010.00102|Ua|爱因斯坦光因斯坦光电方程方程 爱因斯坦认为光束可以看成是由微粒构成的粒子爱因斯坦认为光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子流叫做流，这些粒子流叫做光量子（光子）光量子（光子）。一个频率为一个频率为 的光子具有能量的光子具有能量 阴极金属材料的逸出功为阴极金属材料的逸出功为 阴极表面电子吸收光子的能量，当阴极表面电子吸收光子的能量，当 电子逸出，并具有初动能电子逸出，并具有初动能 对光电管加反向电压，该电压减弱了逸出光电子向阳对光电管加反向电压，该电压减弱了逸出光电子向阳极极A A的运动，如反向电压逐渐增大到

5、某值的运动，如反向电压逐渐增大到某值UaUa，则光电子则光电子无法到达阳极无法到达阳极A A，光电流为零，而反向电压的电场力对，光电流为零，而反向电压的电场力对光电子作功为光电子作功为eUaeUa。有。有遏止遏止电压电压窗窗口口阴阴极极阳阳极极光束光束光电子光电子误差分析差分析a.a.实测曲线实测曲线b.b.理论曲线理论曲线c.c.阳极电流：阳极难免阳极电流：阳极难免粘上阴极材料，受光粘上阴极材料，受光照后也要发射少量光照后也要发射少量光电子，构成反向电流。电子，构成反向电流。d.d.漏电流：爱因斯坦方漏电流：爱因斯坦方程在绝对零度下严格程在绝对零度下严格成立。常温下，电极成立。常温下，电极要

6、发射少量热电子，要发射少量热电子，加上管壳和管座的漏加上管壳和管座的漏电构成暗电流。电构成暗电流。理论曲线理论曲线实测曲线实测曲线漏电流漏电流抬头电压抬头电压实验仪器装置器装置 光光 源源（高压汞灯）（高压汞灯）光电管光电管暗暗 盒盒滤色片滤色片微电流微电流测试仪测试仪减光片减光片实验仪器器出射孔遮光盖电源开关入光孔调节高低实验仪器器电压输出电压输出电压极性电压极性电压调节电压调节电流量程电流量程实验仪器（减光片）实验仪器（减光片）实验内容内容 1.1.测量光电管的伏安特性曲线：测量光电管的伏安特性曲线：入射光的波长分别为入射光的波长分别为365.0nm 365.0nm、404.7nm 404

7、.7nm。（电压：（电压：3V3V30V30V，在，在2V2V0V0V多测几个点）多测几个点）2.2.测量入射光的测量入射光的“抬头电压抬头电压”：波长分别为、。波长分别为、。（电压：（电压：3V3V0V0V）3.3.观测入射光强与饱和电流的关系。观测入射光强与饱和电流的关系。入射光为，测量光强为入射光为，测量光强为100 100、7575、5050、2525时的时的饱和光电流。饱和光电流。（电压：（电压：15V15V 30V30V）数据数据处理理 1.1.绘出和光的绘出和光的I IU U伏安特性曲线。伏安特性曲线。2.2.绘制绘制Ua-vUa-v图，用图解法计算普朗克常数图，用图解法计算普朗

8、克常数h h，并计算与公，并计算与公认值的百分误差。认值的百分误差。公认值公认值h h6.626076106.626076103434 J Js s。3.3.对实验过程和结果分析讨论，并可进行展开。对实验过程和结果分析讨论，并可进行展开。由斜率可计算由斜率可计算h h与纵轴截距可计算逸出功与纵轴截距可计算逸出功A A注意事注意事项 1.1.充分理解仪器使用要求和操作顺序。不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。要随意拆卸电缆和导线，保证接触良好。2.2.不要让光源的出射光直接入射光电管，保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、减光片证光电管安全，并注意保护滤色片、减光片。3.3.在变换电压量程和极性时，需将电压调节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；为零，不允许随意改变电压量程和极性；