光电管探究光电效应规律

实验目的

探究光电流与光强、电压、频率的关系，总结光电效应的规律。

实验原理

光电子的最大初动能 Ek = hν - W0。给光电管加反向电压，当光电流恰好为零时的电压叫遏止电压 Uc，满足 eUc = Ek = hν - W0。光强增大，单位时间逸出的光电子数增多，饱和光电流增大。光电效应的发生几乎是瞬时的。

实验器材

• 光电管
• 可调频率的单色光源（或不同颜色滤光片）
• 可调直流电源
• 电流表（微安表）
• 电压表
• 滑动变阻器

实验步骤

1. 连接光电管、电源、电流表和电压表。
2. 用频率一定的光照射阴极，增大正向电压，观察光电流增大并趋于饱和。
3. 保持频率不变，增大光强，比较饱和光电流。
4. 改为反向电压，增大到光电流为零，记录遏止电压 Uc。
5. 换不同频率的光，比较遏止电压的变化。
6. 换用频率低于截止频率的光，观察有无光电流。

实验现象与结论

光强增大，饱和光电流增大，但遏止电压不变；光的频率增大，遏止电压增大。当光的频率低于截止频率时，无论光多强、照射多久，都没有光电流。结论与 Ek = hν - W0 相符，说明光具有粒子性。

注意事项

• 使用紫外光源时避免直视光源。
• 光电管阴极对光敏感，不要用强光长时间照射。

常见问题

遏止电压与哪些因素有关？

遏止电压由光的频率和阴极金属的逸出功决定，与光的强度无关，频率越高遏止电压越大。

饱和光电流为什么与光强有关？

光强越大，单位时间入射光子越多，逸出的光电子越多，饱和光电流也就越大。