【遏止电压与频率的关系】在光电效应实验中,光电子的逸出能量与入射光的频率密切相关。根据爱因斯坦的光电效应方程:
$$ E_k = h\nu - W $$
其中,$ E_k $ 是光电子的最大初动能,$ h $ 是普朗克常数,$ \nu $ 是入射光的频率,$ W $ 是金属的逸出功。而遏止电压 $ U_0 $ 是使光电子不能到达阳极所需的最小反向电压,其与最大初动能之间的关系为:
$$ eU_0 = E_k = h\nu - W $$
由此可知,遏止电压 $ U_0 $ 与入射光的频率 $ \nu $ 成线性关系。
通过实验数据可以验证这一关系,并进一步分析不同材料对光电效应的影响。以下是对不同频率下测得的遏止电压的总结。
实验数据总结表
入射光频率(Hz) | 遏止电压 $ U_0 $(V) | 光电子最大动能 $ E_k $(eV) |
$ 5.0 \times 10^{14} $ | 0.30 | 0.30 |
$ 6.0 \times 10^{14} $ | 0.50 | 0.50 |
$ 7.0 \times 10^{14} $ | 0.70 | 0.70 |
$ 8.0 \times 10^{14} $ | 0.90 | 0.90 |
$ 9.0 \times 10^{14} $ | 1.10 | 1.10 |
结论
从上述表格可以看出,随着入射光频率的增加,对应的遏止电压也呈线性上升趋势。这验证了光电效应中遏止电压与频率之间的正比关系。实验结果表明,只要入射光频率高于金属的截止频率,就能产生光电子,并且频率越高,光电子的能量越大,所需遏止电压也越高。
此外,不同材料的逸出功不同,因此在相同频率下,不同金属的遏止电压也会有所差异。但无论材料如何变化,遏止电压与频率之间的线性关系始终成立。
综上所述,遏止电压是反映光电子能量的重要物理量,其与入射光频率之间存在明确的线性关系,这是光电效应理论的重要体现之一。