Question

说明光电效应与光频率 光强 逸出功 截止电压 截止频率的关系，简述暗电流产生的原因及测量方法？

Answer 1

问：说明光电效应与光频率 光强 逸出功 截止电压 截止频率的关系，简述暗电流产生的原因及测量方法？

答：光电效应是指当光照射在金属或半导体等材料表面时，电子受激发跃出材料表面的一种现象。光电效应与光的频率、强度、逸出功有关。1. 光的频率：光子的能量与频率具有正比关系，光的频率越高，光子的能量越大，逸出电子所需要的能量也就越大，因此光电效应的截止电压会随着光的频率的增加而增加。2. 光的强度：光的强度越大，单位时间内穿过单位面积的光子数就越多，因此逸出电子的数量也就随之增加。3. 逸出功：逸出功指的是金属或半导体表面的自由电子所需要克服的能量，也就是使电子从材料表面跃出所需的最小光子能量。逸出电子所需的能量和逸出功之间的关系是反比例的，即逸出功越大，所需的最小光子能量就越大，导致光电效应的截止电压也相应变大。4. 截止电压：截止电压是指当光的频率和强度一定时，光电效应开始起作用的最小电压。当电压小于截止电压时，电子无法从材料表面跃出。截止电压主要由逸出功决定，因此与材料的性质有关。5. 截止频率：截止频率是指当一定材料所需要的最小光子能量等于该材料的逸出功能量时，光电效应开始起作用的最高频率。当光的频率大于截止频率时，电子才会被激发并跃出材料表面。截止频率主要由逸出功

答：5. 截止频率：截止频率是指当一定材料所需要的最小光子能量等于该材料的逸出功能量时，光电效应开始起作用的最高频率。当光的频率大于截止频率时，电子才会被激发并跃出材料表面。截止频率主要由逸出功和晶格空间的结构参数决定。暗电流是指在光电池或光电二极管中，在无光照射的情况下，由于材料内部的热运动和杂质等原因而产生的电流。暗电流会干扰测量光电流的结果，因此需要减小或抵消暗电流的影响。可以采用以下方法来测量暗电流：1. 将光电器件完全遮挡，测量暗电流。2. 在光电器件中接入一个电容器，充电时光照照射光电器件，然后遮挡光源，用万用表读取电容器上的电压随时间的变化，生成光电流与时间的曲线，从中读取暗电流的值。

问：用什么方法求出普朗克常数h？截止电压U0与入射光频率有什么关系？当U0=0时有什么结论？

答：用光电效应可以求出普朗克常数h。具体方法如下：1. 测量截止电压U0：当金属板和光电池之间的电势差等于截止电压U0时，从金属板上的电子逸出的速度为零。2. 测量入射光的频率f：通过光谱仪或其他光学仪器可以测量出入射光的频率f。3. 计算光子的能量E：光子的能量E可以用公式E = hf计算，其中h为普朗克常数，f为光子的频率。4. 通过计算得出h：将h的值计算出来，h = E/f。截止电压U0与入射光的频率有以下关系：当入射光的频率小于截止频率时，在金属板上产生的电子动能小于金属表面的逸出功，即光子的能量不足以使电子逸出，所以金属板上不会出现电子逸出的现象。当入射光的频率大于截止频率时，金属板上的电子动能将大于金属表面的逸出功，从而使电子逸出。当截止电压U0 = 0时，说明金属板上的电子可以在任何入射光的频率下都能达到逸出功的能量，因此金属板表面所有的电子都能被激发出来。这时的光子频率较高，带有较大的能量，在逸出的电子中产生了运动，可以发射出所激发的光，这就是光电效应的外光电效应。