。赫茲的論文《紫外光對放電的影響》發(fā)表在1887年《物理學年鑒》上。論文詳盡描述了他的發(fā)覺。赫茲的論文發(fā)表后,立刻引發(fā)了廣泛的反響,許多化學學家紛紛對此現(xiàn)象進行了研究,用紫外光或波長更短的X光照射一些金屬,都觀察到金屬表面有電子逸出的現(xiàn)象,稱之為光電效應(yīng)。
對光電效應(yīng)現(xiàn)象的研究,使人們進一步認識到光的波粒二象性的本質(zhì),推動了光量子理論的完善和近代數(shù)學學的發(fā)展,如今光電效應(yīng)以及按照光電效應(yīng)制成的各類光電元件已被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研和國防等各領(lǐng)域。
【實驗?zāi)康摹?span style="display:none">00L物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
通過實驗加深對光的量子性的認識;
驗證愛因斯坦等式,并檢測普朗克常數(shù)以及陰極材料的“紅限”頻率。
【實驗原理】
一、光電效應(yīng)及其實驗規(guī)律
當一定頻度的光照射到個別金屬表面上時,可以使電子從金屬表面逸出,這些現(xiàn)象稱為光電效應(yīng),所形成的電子稱為光電子。
,入射光照射到陰極K時,由光電效應(yīng)形成的光電子以某一初動能飛出,光電子受電場力的作用向陽極A遷移而構(gòu)成光電流。。隨著光電管兩端電流的減小大學物理實驗光電效應(yīng)實驗報告,光電流趨向一個飽和值,當≤時,光電流為零,稱為反向遏制電流。
GA
入射光
光電管
U——I特點曲線
總結(jié)所有的實驗結(jié)果,光電效應(yīng)的實驗規(guī)律可歸納為:
對于一種陰極材料,當照射光的頻度確定時,飽和光電流的大小與入射光的硬度成反比。
反向遏制電流的數(shù)學涵義是:當在光電管兩端所加的反向電流為時,則逸出金屬電極K后具有最大動能的電子也不能抵達陽極A,此時
()
實驗得出光電子的初動能與入射光的硬度無關(guān),而只與入射光的頻度有關(guān)。
光電效應(yīng)存在一個閾頻度,當入射光的頻度時,不論光的硬度怎樣都沒有光電子形成。
光電效應(yīng)是瞬時效應(yīng),只要照射光的頻度小于,一經(jīng)光線照射,立即形成光電子,響應(yīng)時間為。
對于這種實驗事實,精典的波動理論未能給出完滿的解釋。依照電磁波理論,電子從波陣面連續(xù)地獲得能量。獲得能量的大小應(yīng)該與照射光的硬度有關(guān),與照射的時間長短有關(guān),而與照射光的頻度無關(guān)。因而對于任何頻度的光,只要有足夠的光硬度或足夠的照射時間,總會發(fā)生光電效應(yīng)。這種推論是與實驗結(jié)果直接矛盾的。
二、愛因斯坦等式和密立根實驗
1905年愛因斯坦受普朗克量子假定的啟發(fā),提出了光量子假說,即:一束光是一粒一粒以光速C運動的粒子流,這種粒子稱為光子,光子的能量為(為普朗克常數(shù),為光的頻度)。當光子照射金屬時,金屬中的電子全部吸收光子的能量大學物理實驗光電效應(yīng)實驗報告,電子把光子能量的一部份弄成它逸出金屬表面所需的功,另一部份轉(zhuǎn)化為光電子的動能,即:
()
式中:—普朗克常數(shù),
這就是知名的愛因斯坦光電效應(yīng)多項式。
按照這一理論,光電子的能量只決定于照射光的頻度,并與之成線性關(guān)系。由()式可見,只有當時,就會有光電子發(fā)射,我們把記作,即
()
這就是說是能發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最小頻度,其實它的值隨金屬種類不同而不同,又稱“紅限”頻率。