光电效应综合演示仪.docx

光电效应综合演示仪常州市第一中学 卜方 沈丽华一、“光电效应”简介：光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象 这种现象是1887 年赫兹研究电磁波时发现的，1905 年爱因斯坦提出“光子说”， 并用光电效应方程成功解释了这一实验现象而后，美国物理学家密立根用实验 证实了爱因斯坦的光电子理论，并测定了普朗克常量爱因斯坦与密立根都因光 电效应方面的杰出贡献分别获得 1921年和 1923 年的诺贝尔物理学奖光子像其他粒子一样，也具有能量光电效应显示了光的粒子性，这对光的 本性来说意义重大如今光电效应已经广泛地应用于各个科技领域如利用光电效应制成的光电 管、光电池、光电倍增管等光电转换器件,把光学量转换成电学量来测量，已成 为石油钻井、电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件二、自制“光电效应综合演示仪”介绍：1、利用该仪器演示光电效应的产生：这是一个光电管，阴极 K 和阳极 A 是密封在真空玻璃管中的两个电极把阴 极K和阳极A分别与微安表的正负接线柱相连，构成如图1所示的回路用一束 白光照射阴极K，发现微安表的指针发生偏转，这说明K在受到光照时能够发射 光电子，这个现象称为光电效应，回路中的电流称为光电流。

原理图实物图图1wn2、利用分压电路进一步研究光电效应实验规律：如图2所示是分压式电路，K与A之间电压的大小可以调整，电源的正负极 也可以对调1）当电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路 中形成光电流在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一 个饱和值这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数 目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增 大电压，电流也不会增大即存在着饱和电流图 3：存在饱和电流(2) 当所加电压U为0时，电流I并不为0只有施加反向电压，也就是阴 极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流 才有可能为0请看实验现象使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压图 4：存在遏止电压（3）换用红色滤光片，得到红色入射光，发现微安表没有读数，即没有光电 流，这表明已经没有光电子，不发生光电效应这说明，当入射光的频率低于某 一值时不发生光电效应，恰好发生光电效应的入射光频率称为截止频率X 乂0 ¥ jeI图 5：存在截止频率上面的实验现象说明存在着遏止电压和截止频率4）当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，说明光电效应具有瞬时性。

3、利用DIS数字传感器定量分析光电效应实验规律:（1）存在饱和光电流（图6为I-U图）图6（2）存在遏止电压（图7为I-U图）电压魁仮U 电圧砂2I 电医叫图7三、本仪器的创新之处1、 用微安表代替了验电器，由原来“观察验电器指针的变化”变成了“观察微 安表的读数”，使学生能更加直观地观察到光电效应的发生2、 利用微安表、电压表、电位器、光电管等原器件制成了“光电效应综合演示 仪”，提高了实验器材的精度，成功演示了“饱和电流”、“遏制电压”、“截止频 率”等实验规律，为探究光电效应实验现象背后的物理规律提供了实验支持3、 运用“多元化”物理实验手段,借助数字化信息系统和传感器进一步研究光电 效应，成功得出光电流与电压的关系图像（ I-U 图），图线直观显示了饱和电流 和遏制电压。