。赫兹的论文《紫外光对放电的影响》发表在1887年《物理学年鉴》上。论文详尽描述了他的发觉。赫兹的论文发表后,立刻引发了广泛的反响,许多化学学家纷纷对此现象进行了研究,用紫外光或波长更短的X光照射一些金属,都观察到金属表面有电子逸出的现象,称之为光电效应。
对光电效应现象的研究,使人们进一步认识到光的波粒二象性的本质,推动了光量子理论的完善和近代数学学的发展,如今光电效应以及按照光电效应制成的各类光电元件已被广泛地应用于工农业生产、科研和国防等各领域。
【实验目的】
通过实验加深对光的量子性的认识;
验证爱因斯坦等式,并检测普朗克常数以及阴极材料的“红限”频率。
【实验原理】
一、光电效应及其实验规律
当一定频度的光照射到个别金属表面上时,可以使电子从金属表面逸出,这些现象称为光电效应,所形成的电子称为光电子。
,入射光照射到阴极K时,由光电效应形成的光电子以某一初动能飞出,光电子受电场力的作用向阳极A迁移而构成光电流。。随着光电管两端电流的减小大学物理实验光电效应实验报告,光电流趋向一个饱和值,当≤时,光电流为零,称为反向遏制电流。
GA
入射光
光电管
U——I特点曲线
总结所有的实验结果,光电效应的实验规律可归纳为:
对于一种阴极材料,当照射光的频度确定时,饱和光电流的大小与入射光的硬度成反比。
反向遏制电流的数学涵义是:当在光电管两端所加的反向电流为时,则逸出金属电极K后具有最大动能的电子也不能抵达阳极A,此时
()
实验得出光电子的初动能与入射光的硬度无关,而只与入射光的频度有关。
光电效应存在一个阈频度,当入射光的频度时,不论光的硬度怎样都没有光电子形成。
光电效应是瞬时效应,只要照射光的频度小于,一经光线照射,立即形成光电子,响应时间为。
对于这种实验事实,精典的波动理论未能给出完满的解释。依照电磁波理论,电子从波阵面连续地获得能量。获得能量的大小应该与照射光的硬度有关,与照射的时间长短有关,而与照射光的频度无关。因而对于任何频度的光,只要有足够的光硬度或足够的照射时间,总会发生光电效应。这种推论是与实验结果直接矛盾的。
二、爱因斯坦等式和密立根实验
1905年爱因斯坦受普朗克量子假定的启发,提出了光量子假说,即:一束光是一粒一粒以光速C运动的粒子流,这种粒子称为光子,光子的能量为(为普朗克常数,为光的频度)。当光子照射金属时,金属中的电子全部吸收光子的能量大学物理实验光电效应实验报告,电子把光子能量的一部份弄成它逸出金属表面所需的功,另一部份转化为光电子的动能,即:
()
式中:—普朗克常数,
这就是知名的爱因斯坦光电效应多项式。
按照这一理论,光电子的能量只决定于照射光的频度,并与之成线性关系。由()式可见,只有当时,就会有光电子发射,我们把记作,即
()
这就是说是能发生光电效应的入射光的最小频度,其实它的值随金属种类不同而不同,又称“红限”频率。