物理實(shí)驗(yàn)題在高考中所占比例很大，因此做好物理實(shí)驗(yàn)題很有必要。物理網(wǎng)為大家整理的高考物理演示實(shí)驗(yàn)：光電效應(yīng)，希望可以對(duì)你有幫助。

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律，加深對(duì)光量子性的理解。

2.了解光電管的結(jié)構(gòu)和性能，并測(cè)定其基本特性曲線。

3.驗(yàn)證愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，測(cè)定普朗克常數(shù)。

二.實(shí)驗(yàn)儀器

光電管、光源、濾色片、微電流計(jì)、電壓表、滑線電阻、直流電源、開關(guān)和導(dǎo)線等。

三.實(shí)驗(yàn)原理

1.光電效應(yīng)及其規(guī)律

在一定頻率的光的照射下，電子從金屬(或金屬化合物)表面逸出的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，從金屬(或金屬化合物)表面逸出的電子稱為光電子。研究光電效應(yīng)的電路圖如圖3-19-1所示。實(shí)驗(yàn)表明光電效應(yīng)有如下規(guī)律：

(1)只有當(dāng)入射光頻率大于某一定值時(shí)，才會(huì)有光電子產(chǎn)生，若光的頻率低于這個(gè)值，則無(wú)論光強(qiáng)度多大，照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)有光電子產(chǎn)生。即光電效應(yīng)存在一個(gè)頻率閾值0，稱為截止頻率。

(2)光電子的多少與光的強(qiáng)度有關(guān)，即飽和光電流IH與入射光的光強(qiáng)成正比。如圖3-19-2所示，I～U曲線稱為光電管伏安特性曲線，曲線(2)的光強(qiáng)是曲線(1)光強(qiáng)的一半。

光電管福安特性曲線

(3)光電子的動(dòng)能(光電子的動(dòng)能)與入射光的頻率成正比，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)中反映初動(dòng)能大小的是遏止電位差Ua。在圖3-19-1電路中，將光電管陽(yáng)極與陰極連線對(duì)調(diào)，即在光電管兩極間加反向電壓，則K、A間的電場(chǎng)將對(duì)陰極逸出的電子起減速作用，若反向電壓增加，則光電流I減小，當(dāng)反向電壓達(dá)到Ua時(shí)，光電流為零(如圖3-19-2所示)，此時(shí)電場(chǎng)力對(duì)光電子所作的功eUa等于光電子的初動(dòng)能光電子的初動(dòng)能，Ua稱為遏止電位差。以不同頻率的光照射時(shí)，Ua～關(guān)系曲線為一直線，如圖3-19-3所示。

遏制電壓與入射光頻率的關(guān)系曲線

光電效應(yīng)的這些實(shí)驗(yàn)規(guī)律，用光的電磁波理論不能作出圓滿的解釋。

1905年愛(ài)因斯坦提出了一個(gè)著名的理論光量子理論，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象。他認(rèn)為一束頻率為的光是一束以光速c運(yùn)動(dòng)的、具有能量的粒子流。這些粒子稱為光量子，簡(jiǎn)稱光子。h為普朗克常數(shù)。

按照光子論和能量守恒定律，愛(ài)因斯坦提出了一個(gè)著名的方程：

光子論和能量守恒定律方程(3-19-1)

金屬中自由電子，從入射光中吸收一個(gè)光子的能量，克服電子從金屬表面逸出時(shí)所需的逸出功A后，逸出表面，具有初動(dòng)能光電子的初動(dòng)能。

式(3-19-1)即為愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，由此方程可圓滿的解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

同樣，由式(3-19-1)可知，要能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，需光電子的初動(dòng)能0，即h-A0，光電效應(yīng)，而光電效應(yīng)就是截止頻率0，光電效應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)出不同頻率的光入射時(shí)的遏止電位差Ua后，作Ua～曲線，Ua與成線性關(guān)系：

Ua與成線性關(guān)系即：Ua與成線性關(guān)系(3-19-2)

從直線斜率可求出普朗克常數(shù)h，由直線的截距可求得截止頻率0。式(3-19-2)中的e為電子的電量。

真空光電管結(jié)構(gòu)圖

2.光電管

光電管是利用光電效應(yīng)制成的能將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的光電器件。在一個(gè)真空的玻璃泡內(nèi)裝有兩個(gè)電極，一個(gè)是陽(yáng)極A，另一個(gè)是光電陰極K，如圖3-19-4所示。光電陰極是附在玻璃泡內(nèi)壁的一個(gè)薄層(有的附在璃泡內(nèi)的半圓形金屬片的內(nèi)側(cè))，此薄層由具有表面光電效應(yīng)的材料制成(常用銻銫金屬化和物)。在陰極的前面，裝有金屬絲制成的單根(或圈成一個(gè)小環(huán))的陽(yáng)極。陰極受到光線照射的時(shí)候便發(fā)射電子，電子在外場(chǎng)的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)形成光電流。

除真空式光電管以外，還有一種充氣式的光電管。它的構(gòu)造和真空式的完全相同，所不同的僅僅在真空的玻璃泡內(nèi)充入了少量的惰性氣體，如氬氣等。當(dāng)光電陰極被光線照射時(shí)便發(fā)射電子，發(fā)射的電子在趨向陽(yáng)極的途中撞擊惰性氣體的分子，使氣體游離成為正離子、負(fù)離子以及電子。撞擊出的負(fù)離子、電子以及陰極發(fā)射的電子共同被陽(yáng)極吸收，因此陽(yáng)極的總電流便增大了，故充氣式光電管比真空式光電管有較高的靈敏度。

(1)光電管的伏安特性

當(dāng)以一定頻率和強(qiáng)度的光照射光電管時(shí)，光電流隨兩極間電壓變化的特性稱之為光電管的伏安特性，其曲線如圖3-19-2所示。圖中AB段表示光電流隨陽(yáng)極電壓的增加而增大，BC段表示當(dāng)陽(yáng)極電壓的增大到某一值后，光電流不再增加，此時(shí)的光電流叫做飽和光電流IH，飽和光電流相當(dāng)于所有被激發(fā)出來(lái)的電子全部到達(dá)陽(yáng)極。實(shí)驗(yàn)表明，飽和光電流和入射光的光通量成正比，因此用不同強(qiáng)度的光照射陰極K時(shí)，可得到不同的伏安特性曲線。

(2)光電管的光電特性

當(dāng)照射光電管的光的頻率和兩極間電壓一定時(shí)，飽和光電流IH隨照射光強(qiáng)度E變化的特性稱之為光電管的光電特性。對(duì)于真空式光電管，其曲線成線性關(guān)系，如圖3-19-5所示。

光電光的光電特性曲線

四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.儀器調(diào)節(jié)

按圖3-19-1接好電路，選擇好微電流計(jì)的量程，并調(diào)節(jié)其零點(diǎn)。

2.測(cè)光電管的伏安特性

把光源放在距光電管約30cm處，點(diǎn)亮光源，打開光電管盒上的蓋子，使光正好射到光電管上。改變電壓U，使光電管上的電壓由0逐漸增加到30V，記錄下光電流I隨電壓U變化的情況。然后給光電管加反向電壓(將光電管兩極連線對(duì)調(diào))，改變電壓，同時(shí)測(cè)出不同電壓下的電流值。

以I為縱坐標(biāo)，以U為橫坐標(biāo)，作伏安特性曲線，從曲線上得到飽和電流IH。

3.測(cè)定光電管的光電特性

將光電管極間電壓固定在使光電流達(dá)到飽和區(qū)域的某一適當(dāng)數(shù)值，使光電管位置不動(dòng)，移動(dòng)光源，使微電流計(jì)讀數(shù)n等間隔的變化，記下相應(yīng)的L值。

以n為縱坐標(biāo)，以1/L2為橫坐標(biāo)作曲線圖。

4.測(cè)定普朗克常數(shù)

(1)測(cè)光電管的暗電流

在無(wú)光照的情況下，改變光電管兩端電壓，記下相應(yīng)暗電流值。

(2)測(cè)光電管的反向伏安特性

給光電管加反向電壓，并使光源對(duì)準(zhǔn)暗盒窗口，打開蓋子，換上相應(yīng)波長(zhǎng)的濾色片。測(cè)量反向電壓由零逐漸增加到反向電流達(dá)到飽和時(shí)不同電壓下的光電流值。測(cè)量時(shí)，先觀察一下不同電壓下的光電流變化情況，在反向電流開始有明顯變化處附近多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。換上不同波長(zhǎng)的濾色片，重復(fù)上述步驟。

思考題：

把一塊擦得很亮的鋅板連接在靈每驗(yàn)電器上，用弧光燈照鋅板，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，表明鋅板帶了電.進(jìn)一步檢查知道鋅板帶()電。這表明在弧光燈的照射下，鋅板中有一部分()從表面飛了出去鋅板中少了()，于是帶()電。

高考物理演示實(shí)驗(yàn)：光電效應(yīng)就分享到這里了，更多高考物理實(shí)驗(yàn)請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注物理網(wǎng)高考頻道！

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/833116.html

相關(guān)閱讀：射流頂球