光電效應實驗中的伏安特性曲線

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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