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        光電效應實驗中的伏安特性曲線

        2014-07-03 09:44:20陳小凡
        大學物理實驗 2014年3期
        關(guān)鍵詞:光電效應入射光伏安

        陳小凡

        (哈爾濱工業(yè)大學,黑龍江哈爾濱 150001)

        在光電效應實驗中,可以得到伏安特性實驗曲線。而理論曲線可以用量子力學或統(tǒng)計物理得到[1-9]。本文用經(jīng)典的流方法給出了伏安特性理論曲線。此外,我們還給出了電流響應時間及一種同時確定普朗克常數(shù)及電子電荷的方法。

        2 用分布函數(shù)給出的電流一般表達式

        用分布函數(shù)給出的電流一般表達式為:

        這里

        2 光電效應中伏安特性理論曲線

        在光電效應中,用能量守恒定律和方程(2)可以得到伏安特性理論曲線為:

        式中:e為電子電荷,n為入射到陽極表面的電子密度,S為陽極表面面積,h為普朗克常數(shù),ν為入射光頻率,φ為陰極材料的功函數(shù),V為加在電極間的電壓。

        圖1 對理論和實驗,固定入射光頻率和功函數(shù)時作為電壓函數(shù)的電流

        圖1 給出了理論和實驗的伏安特性曲線。它表明當電壓V小于12 V時理論和實驗符合得很好。

        圖2 固定電壓和功函數(shù)時作為入射光頻率函數(shù)的電流

        圖2 給出了固定電壓和功函數(shù)時電流與入射光頻率的關(guān)系。它表明,隨著頻率的增加,電流增大。

        圖3 固定電壓和入射光頻率時作為功函數(shù)函數(shù)的電流

        圖3 給出了固定電壓和入射光頻率時電流與功函數(shù)的關(guān)系。它表明,隨著功函數(shù)的增加,光電流減小。

        伏安特性曲線的斜率為:

        當V足夠大時,斜率趨于零,表明光電流趨于飽和,這種現(xiàn)象已在實驗中觀察到。

        光電流的響應時間為:

        對多光子光電效應,伏安特性理論曲線為:

        3 一種同時確定h和e的方法

        綜上所述,我們給出了光電效應中伏安特性及響應時間的理論關(guān)系,同時也給出了同時確定普朗克常數(shù)及電子電荷的一種方法。

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