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光电效应
零电流法
第一组数据结果
第二组数据结果
第三组数据
补偿法
第一组数据结果
第二组数据结果
伏安特性曲线的测定
436nm
2mm
电压
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
电流
0.2
2.8
7.5
12.1
17.2
20
21.9
23.4
24.9
26.9
28.5
29.9
30.5
546nm
4mm
电压
-0.3
0.7
1.7
2.7
3.7
4.7
5.7
6.7
7.7
8.7
9.7
10.7
11.7
电流
0.2
1.4
5.4
7.1
8
9.1
10.1
10.4
11.2
12.0
13.3
14.2
15.2
436nm
2mm
电压
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
电流
32.4
33.8
35.2
37.9
39.3
39.9
41.3
42.5
44
44.7
45.9
46.8
47.8
546nm
2mm
电压
12.7
13.7
14.7
15.7
16.7
17.7
18.7
19.7
20.7
21.7
22.7
23.7
24.7
电流
16.9
18
19.0
19.8
19.8
20.6
21.2
21.9
22.1
22.7
23.1
23.5
23.9
伏安特性曲线图
本实验相关原理见实验报告纸
内光电效应:
是光电效应的一种,主要由于光量子作用,引发物质电化学性质变化。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应:
是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。
当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。
光的波长需小于某一临界值(相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。
临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度,这一点无法用光的波动性解释。
还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。
可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,电子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。
正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
这种解释为爱因斯坦所提出。
光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论及波粒二象性起了根本性的作用。
多光子光电效应:
一个电子吸收多个光子即为多电子光电效应,n光子光电流与光强的n次方成正比。
单光子光电效应:
一个电子吸收单个光子即为单电子光电效应。
电光效应:
电光效应,是将物质置于电场中时,物质的光学性质
发生变化的现象。
某些各向同性的透明物质在电场作用下显示
出光学各向异性,物质的折射率因外加电场而发生变化的现象
为电光效应电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)
效应。
电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下
显示出光学各向异性的效应。
(电光效应)
宇宙常量:
光速:
C=(299792.50±0.10)km/s
万有引力常量:
G=6.67x10^-11(N·m^2/kg^2)
普朗克常量:
h=6.6260693(11)×10^-34J·s
第一宇宙速度:
V1=7.9km/s
第二宇宙速度:
V2=11.2km/s
第三宇宙速度:
V3=16.7km/s
开普勒第三定律中:
K=GM/4π^2(M是中心天体质量)
静电力常量:
K=9.0×10^9N·m^2/C^2
元电荷电量:
e=1.6021892×10^-19C
波尔兹曼常量:
K=1.3806505×10^-23J/K
历史:
光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性作用。
1887年,首先是赫兹(M.Hertz)在证明波动理论实验中首次发现的。
当时,赫兹发现,两个锌质小球之一用紫外线照射,则在两个小球之间就非常容易跳过电花。
大约1900年,马克思·布兰科(MaxPlanck)对光电效应作出最初解释,并引出了光具有的能量包裹式能量(quantised)这一理论。
他给这一理论归咎成一个等式,也就是E=hf,E就是光所具有的“包裹式”能量,h是一个常数,统称布兰科(普朗克)常数(Planck'sconstant),而f就是光源的频率。
也就是说,光能的强弱是有其频率而决定的。
但就是布兰科(普朗克)自己对于光线是包裹式的说法也不太肯定。
1902年,勒纳(Lenard)也对其进行了研究,指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
但无法根据当时的理论加以解释;
1905年,爱因斯坦26岁时提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。
他进一步推广了布兰科的理论,并导出公式,Ek=hf-W,W便是所需将电子从金属表面上自由化的能量。
而Ek就是电子自由后具有的动能。
(光电效应)
普朗克常量的意义
h是一个应由实验来确定的比例系数.普朗克把能量元hv称为能量子,并根据当时黑体辐射的测量数据计算出了普适常数h的值:
h=6.65×10J·s.现在h的公认值(1998年推荐)为6.62606876(52)×10J·.由此可见,普朗克当时算出的h值在数量级上至今还是正确的.如此之小却不为零的常数划开了经典物理与量子物理的分界线.
在物理学的基本常数中,有些是通过实验观测发现的,如真空中的光速c、基本电荷e、磁常数(真空中的磁导率)。
、电常数(真空中的电导率)e。
等.也有一些是在建立相关定律、定理时被引入或间接导出的,如牛顿引力常数G、阿伏伽德罗常数、玻耳兹曼常数矗等.而普朗克常数h则是完全凭着普朗克的创造性智慧发现的.然而,它却是物理学中一个实实在在的、具有重要意义的、神奇的自然常数.
从h本身来看,h=
,其物理意义是频率为1Hz的电磁波辐射的最小能量
从h在近代物理学上的应用来看,h揭示了更深、更广泛的物理意义,综述有以下几点:
揭示了能量是量子化的,角动量是量子化的,微观世界存在不连续的规律,h就是这不连续的表征。
揭示了微观粒子具有波粒二象性,h是微观粒子的波动性与粒子性内在联系的桥梁。
划分了经典物理和量子物理适用的范围,即在某具体问题中h可忽略时,物体动量和坐标可同时准确测量,这是物体表现出粒子性,经典物理适用,可用轨道、坐标来描述,若h不可忽略,则物体表现出明显的波动性,这是经典物理不适用,要用量子力学来处理,物体的运动用波动函数来描述。
综上所述:
普朗克常量h作用重大,揭示了十分重要的物理意义。
测普朗克常量的其他方法:
1.
2.
3.
4.
5.
6.X射线连续谱短波线法:
7.由量子霍尔效应测h/e2:
二、利用发光二极管_LED_测定普朗克常数
四、用分光计测定普朗克常数
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