利用光電效應設計實驗裝置

A. 演示光電效應實驗裝置圖如圖所示，實驗中，當弧光燈照射鋅板時，發現驗電器指針會發生偏轉，而在弧光燈與

解；A、鋅板發生光電效應失去電子，所以使驗電器指針譽世偏轉的是正電荷，A錯誤；
B、使鋅扒稿板發生光電效應的是可見光中的紫外線，春虛孝B錯誤；
C、厚玻璃板能吸收紫外線，C錯誤D正確；
故選D

B. 證明光具有粒子性的那個實驗是什麼介紹下.

光的粒子性 1、光電效應 （1）光電效應在光（包括不可見光）的照射下,從物體發射出電子的現象稱為光電效應.（右圖裝置中,用弧光燈照射鋅版,有電子從鋅版表面飛出,使原 來不帶電的驗電器帶正電.） （2）光電效應的實驗規律：裝置：①任何一種金屬都有一個極限頻率,入射光的頻率必須大於這個極限頻率才能發生光電效應,低於極限頻率的光不能發生光電效應.②光電子的最大初動能與入射光的強度無關,光隨入射光頻率的增大而增大.③大於極限頻率的光照射金屬時,光電流強度（反映單位時間發射出的光電子數的多少）,與入射光強度成正比.④ 金屬受到光照,光電子的發射一般不超過10 －9 秒.2、康普頓效應 在研究電子對X射線的散射時發現：有些散射波的波長比入射波的波長略大.康普頓認為這是因為光子不僅有能量,也具有動量.實驗結果證明這個設想是正確的.因此康普頓效應也證明了光具有粒子性.2、波動說在光電效應上遇到的困難 波動說認為：光的能量即光的強度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關.所以波動說對解釋上述實驗規律中的①②④條都遇到困難.3、光子說 （1）量子論：1900年德國物理學家普郎克提出：電磁波的發射和吸收是不連續的,而是一份一份的,每一份電磁波的能量E=hv.（2）光子論：1905年受因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續的,而是一份一份的,每一份稱為一個光子,光子具有的能量與光的頻率成正比.即：E=hv 其中h為普郎克恆量h=6.63×10 －34 JS.4、光子論對光電效應的解釋 金屬中的自由電子,獲得光子後其動能增大,當功能大於脫出功時,電子即可脫離金屬表面,入射光的頻率越大,光子能量越大,電子獲得的能量才能越大,飛出時最大初功能也越大.

C. 大學物理 光電效應實驗裝置 請問圖中電壓表上面的是什麼

這是一個「雙刀雙擲開關」的電氣符號，畫的不是很規矩。 實物見下圖：

3、當前狀態如同實物圖，沒有接通任何迴路。

D. 如何利用光電效應實驗裝置控制光電流

利用光電效應實驗裝置控制光電流如下：存在陽極光電效應所引起的反向襪做電流和暗電流，測得的電流實際上臘好李是包括上述兩種電流和由陰極光電效應所產生的正向電流三個部分，所以當反向電壓加到一定值後，光電流會出現輪遲負值。

E. 圖是研究光電效應的實驗裝置,用一定頻率的光照射陰極k,當滑片p處於圖示位表的

A、若滑片P向右移動，導致正向電壓增大，而光子的最大初動能不變，飽和光電專流不會變，則光電流的大小不變．故屬A錯誤．
B、若減小入射光的強度，導致光子數目減小，則電流表的示數會減小．故B正確．
C、若換用電動勢更大的電源，與滑片向右移動一樣，飽和電流不變，則電流表示數不變．故C錯誤．
D、若電源的正、負極對調，則光電管兩端的電壓為反向電壓，若保持照射光的頻率和強度不變，反向電壓會阻礙光電子的移動，導致光電流可能會減小，但並一定會減小，故D錯誤．
故選：B．

F. 普朗克常數的測定

課 題 普朗克常數的測定
1．了解光電效應的規律，加深對光的量子性的理解；
教 學 目 的 2．利用光電效應測量普朗克常數h；
3．學會用最小二乘法處理數據。
重 難 點 1．通過作圖法找到光電效應的截止電壓；
2．用實驗法作出不同頻率下的 直線，並求出直線的斜率。
教 學 方 法 講授、討論、實驗演示相結合。
學 時 3個學時

一、前言
量子論是近代物理的基礎之一，給予量子論以直觀、鮮明物理圖像的是光電效應。隨著科學技術的發展，光電效應已廣泛應用於工農業生產、國防和許多科技領域。普朗克常數是自然界中一個很重要的普適常數，它可以用光電效應法簡單而又較准確地求出。所以，進行光電效應實驗並通過實驗求取普朗克常數有助於我們了解量子物理學的發展及對光的本性認識。目前，普朗克常數的公認值是 。

二、實驗儀器
YGP-2型普朗克常量實驗裝置（包括汞燈及電源，濾色片，光闌，光電管、智能測試儀構成）。

三、實驗原理
光電效應消嘩的實驗原理如圖1所示。入射光照射到光電管陰極k上，產生的光電子在電場的作用下向陽極 遷移構成光電流，改變外加電壓 ，測量出光電流 的大小，即可得出光電管的伏安特性曲線。
光電效應的基本實驗事實如下：
（1） 對應於某一頻率，光電效應的 關系如圖2所示。從圖中可見，對一定的頻率，有一電壓 ，當 時，電流為零，這個相對於陰極的負值的陽極電壓 ，被稱為截止電壓。
（2） 後， 迅速增加，然後趨於飽和，飽和光電流 的大小與入射光的強度 成正比。
（3）對於不同頻率的光，其截止電壓的值不同，如圖3所示。
（4）作截止電 與頻率 的關系如圖4所示。 與 成正比關系。當入射光頻率低於某極限值 0（ 0隨不同金屬而異）時，不論光的強度如何，照射時間多長，都沒有光電流產生。
（5）光電效應是瞬時效應。即使入射光的強度非常微弱，只要頻率大於 0，在
開始照射後立即有光電子產生，所經過的時間至多為10-9秒的數量級。

按照愛因斯坦的光量子理論，光能並不像電磁波理論所想像的那樣，分布在波陣面上，而是集中在被稱之為光子的微粒上，但這種微粒仍然保持著頻率（或波長）的概念，頻率為 的光子具有能量 ， 為普朗克常數。當光子照射到金屬表面上時，一次為金屬中的電子全部吸收，而無需積累能量的時間。電子把這能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引力，餘下的就變為電子離開金屬表面後的動能，按照能量守恆原理，愛因斯擔提出了著名的光電效應方程：
(1)
式中， 為金屬的逸出功， 為光電子獲得的初始功能。
由該式可見，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動能越大，所以即使陽極電位比陰極電位低時也會有電子落入陽極形成光電流，直至陽極電位低於截止電壓，光電流才為零，此時有差答關系：
(2)� 陽極電位高於截止電壓後，隨著陽極電位的升高，陽極對陰極發射的電子的收集作用越強，光電流隨之上升；當陽極電壓高到一定程度，已把陰極發射的光電子幾乎全收集到陽極，再增加 時 不再虛橋慧變化，光電流出現飽和，飽和光電流 的大小與入射光的強度 成正比。
光子的能量 時，電子不能脫離金屬，因而沒有光電流產生。產生光電效應的最低頻率（截止頻率）是 。
將（2）式代入（1）式可得：
(3)
此式表明截止電壓 是頻率 的線性函數，直線斜率 ，只要用實驗方法得出不同的頻率對應在的截止電壓，求出直線斜率，就可算出普朗克常數 。
愛因斯坦的光量子理論成功地解釋了光電效應規律。

四、實驗內容與步驟
（一）儀器的調整
按照說明書對聚光器、單色儀、測量放大器的零點進行調節。

（二）測光電管的伏安特性及測定普朗克常量
1．由於單色儀所選用的衍射光柵的閃耀波長是500nm，因此，波長在500nm左右的強度較強，所以建議選擇400～500nm之間的任意波長。
2．精確校正零極光譜位置。
3．將正負轉換開關置於「－」，逆時針轉動微分筒到選定的波長位置，轉動電壓調節旋鈕，改變光電管遏止電壓，從－0.5V起緩慢調高外加直流負壓，先注意觀察一遍電流變化情況，記住電流開始明顯升高的電壓值。根據微安表的指示，直到直流負壓增加而微安表不增加為止。
4．針對各階段電流變化情況。分別以不同的間隔施加遏止電壓，讀取對應的電流值。
5．陸續選擇適當間隔的另外3～4種波長的光進行同樣測量。
6．列表記錄數據，畫出伏安特性曲線，並確定截止電壓。根據實驗原理：截止電壓應是實測曲線的斜直線部分與曲線部分的相接處。

五、數據表格及數據處理

1．實測5種波長在不同電壓下的光電流數據，如下表(本實驗所用光電管只是眾多中的一隻，因光電管每隻的參數不可能完全一致，所以所測數據及數據處理方法僅供參考)：
波長 400nm 4 30nm 460nm 490nm 520nm
V(伏) I×10-10 V(伏) I×10-10 V(伏) I×10-10 V(伏) I×10-10 V(伏) I×10-10
(一) A(一)
(一) A(一)
(一) A(一)
(一) A(一)
(一) A(一)

1 3．50 41．8 3．5 0 66．0 3．50 8 3．8 3．50 95．7 3．50 99．7
2 3．40 41．5 3．40 65．7 3．40 83．6 3．40 95．4 3．40 99．5
3 3．30 41．2 3．30 65．5 3．30 83．4 3．30 95．2 3．30 99．3
4 3．20 41．0 3．20 65．3 3．20 83．2 3．2 0 95．0 3．20 99．2
5 3．10 40．8 3．10 65．0 3．10 83．0 3．10 94．8 3．10 99．1
6 3．00 40．6 3．00 64．7 3．00 82．7 3．00 94．6 3．00 99．0
7 2．90 40．4 2．90 64．4 2．90 82．4 2．90 94．4 2．90 98．8
8 2．80 40．2 2．80 64．0 2．80 82．1 2．80 94．2 2．80 98．6
9 2．70 40．0 2．70 63．6 2．70 82．0 2．70 94．1 2．70 98．4
1 O 2．60 39．7 2．60 63．3 2．60 81．7 2．60 94．0 2．60 98．2
1 1 2．50 39．5 2．50 63．0 2．50 81．5 2．50 93．7 2．50 98．0
1 2 2．40 39．3 2．40 62．5 2．40 81．1 2．40 93．3 2．40 97．7
1 3 2．30 39．0 2．30 62．0 2．30 80．7 2．30 93．0 2．30 97．4
14 2．20 38．7 2．20 61．5 2．20 80．3 2．20 92．5 2．20 97．2
1 5 2．10 38．4 2．10 61．0 2．10 80．0 2．10 92．0 2．10 97．0
1 6 2．00 38．0 2．00 60．5 2．00 79．4 2．00 9l-5 2．00 96．6
1 7 1．90 37．7 1．90 60．0 1．90 79．2 1．90 91．0 1．90 96．3
1 8 1．80 37．4 1．80 59．4 1．80 79．0 1．80 90．5 1．80 96．0
1 9 1．70 36．0 1．70 58．3 1．70 78．5 1．70 90．0 1．70 95．5
20 1．60 35．0 1．65 58．0 1．60 78．0 1．60 89．5 1．60 95．1
21 1．50 34．0 1．60 57．5 1．50 77．5 1．50 89．0 1．50 94．5
22 1．45 33．0 1．50 56．0 1．42 77．0 1．40 88．0 1．40 94．0
2 3 1．40 32．0 1．40 55．0 1．35 76．0 1．33 87．0 1．30 93．5
24 1．37 31．0 1．35 54．0 1．30 75．0 1．25 86．0 1．20 92．5
25 1．34 30．0 1．30 53．0 1．23 73．0 1．17 85．0 1．10 95．0
26 1．32 29．0 1．25 52．0 1．1 7 70．0 1．1 2 84．0 1．01 90．0
27 1．30 28．0 1．20 50．0 1．1 2 68．0 1．07 83．0 0．96 89．0
28 1．29 27．0 1．1 7 48．0 1．07 66．0 1．03 82．0 0．92 88．0
29 1．28 26．0 1．14 46．0 1．06 64．0 1．00 81．0 0．86 86．0
30 1．25 24．0 1．1 1 42．0 1．03 62．0 0．96 80．0 0．81 82．0
31 1．23 22．0 1．09 40．0 1．00 60．0 0．89 74．0 0．77 78．0
32 1．22 20．0 1．06 35．0 0．95 52．0 0．86 70．0 0．73 70．0
33 1．18 17．0 1．03 30．0 0．91 44．0 0．84 64．0 0．71 64．0
34 1．15 12．0 1．00 22．0 0．87 30．0 0．79 50．0 0．66 42．0
35 1．09 0．0 0．94 0．0 0．81 0．0 0．70 0．0 0．61 0．0

2．用一元回歸(最小二乘直線擬合)求出對應5個波長的光電流益線的斜直線部分的直線方程．(方法僅供參考)
令： I=A+BU
依據最小二乘法得

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
U(V) -3．5 -3．4 -3．3 -3．2 -3．1 -3．0 -2．9 -2．8 -2．7 -2．6
I x10-10 mA -41．8 -41．5 -41．2 -41．0 -40．8 -40．6 -40．4 -40．2 -40．0 -39．7

同理：

3．作V—I關系圖(伏安特性曲線)

4．作V— 關系圖
依V—I關系曲線，從圖中可得出各波長的截止電壓的數據如下表：
波長(nm) 400 430 460 490 520
頻率 (×10-10 HZ)
7．50 6．98 6．52 6．12 5．77
截止電壓V(V) -1．8 -1．60 -1．40 -1．25 -1．10
A． 依據上述表中的V與I，數據用最小二乘法擬合。
以y為X軸，V為Y軸，設
y=A+B
得
B．作V— 關系圖

5．數據處理(方法僅供參考)
A．求普朗克常量
a．根據截止電壓與相應頻率擬合的直線方程的斜率可知：

b．根據V— 關系圖可知：

六、注意事項
1．儀器需要預熱20～30分鍾。
2．在實驗中應確定零極譜位置，觀測微分筒的「0」與固定套筒上的「0」位線重合，可能發生的零位偏差，實驗中應予以修正。
3．測微螺桿位移0.01nm，恰好對應波長為1nm，逆時針轉動微分筒，波長向長波方向移動，波長增加，反之，減小。
4. 調節測量放大器的零點，在進行測量光電管的伏安特性及其有關實驗的過程中，電流表的零位一旦調好，千萬不能再動此鈕。
 5. 電流表的倍率選擇一般在 或 檔，使微安表的指示值在30～100％的范圍內，如超過滿刻度可調整入射狹縫，盡量在測量某一波長的光電流曲線時，不變更倍率。
6．本實驗的關鍵是較准確合理地找到選定波長的入射光的截止電壓，真正的截止電壓在實測曲線的斜直線部分與曲線部分的相接處，因此，需用最小二乘法處理數據。

七、教學後記
1．本實驗要測量的數據較多，耗時較多，作為選作實驗要求學生能夠理解原理，記錄數據，並處理數據即可，因此未讓學生測5組數據。
2．學生在實驗中一般未考慮零位修正。
3．選作實驗學生在態度上就不重視，因此出現急於完成，抄數據的現象。

G. 光電效應實驗裝置示意如圖.用頻率為v的普通光源照射陰極K,沒有發生光電效應,換用同

用強激光照射金屬，由於其光子密度大，一個電子在極短時間內可以吸收多個光子，從而形成多光子光電效應，使電子能量大於金屬的逸出功從而發生光電效應。