光电效应实验
一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出这种现象称为光电效应。
1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。1905
年，爱因斯坦在普朗克能量子假设的基础上，提出了光量子理论，成功地解释了光电效应的
全部规律。实验原理
光电效应的实验原理如图1所示。用强度为P的单色光照射到光电管阴极K时，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极板A迁移，在回路中形成光电流。
图1
实验原理图
用实验得到的光电效应的基本规律如下：
图2光电管同一频率不同光强的伏安特性曲线
1、光强P一定时，改变光电管两端的电压UAK，测量出光电流I的大小，即可得
出光电管的伏安特性曲线。随UAK的增大，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和
光电流的大小与入射光的强度P成正比。
2、当光电管两端加反向电压时，光电流将逐步减小。当光电流减小到零时，所对
应的反向电压值，被称为截止电压U0（图2）。这表明此时具有最大动能的光电子刚好被反向电场所阻挡，于是有
12
mV02

eU0
（式中
m、V0、e
分别为电子的质量、速度和电荷量）。（1）
不同频率的光，其截止电压的值不同（图3）。
3、改变入射光频率时，截止电压U0随之改变，与成线性关系（图4）。实验表明，当入射光频率低于随不同金属而异，称为截止频率时，不论光的强度如何，
照射时间多长，都没有光电流产生。
f图3光电管不同频率的伏安特性曲线
图4截止电压U0与频率的关
系
4、光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后
立即有光电子产生，延迟时间最多不超过109秒。
经典电磁理论认为，电子从波阵面上获得能量，能量的大小应与光的强度有关。因
此对于任何频率，只要有足够的光强度和足够的照射时间，就会发生光电效应，而上述
实验事实与此直接矛盾。显然经典电磁理论无法解释在光电效应中所显示出的光的量子
性质。
按照爱因斯坦的光量子理论，光能是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍
然保持着频率（或波长）的概念，频率为的光子具有能量Eh，为普朗克常数。当
光束照射金属时，是以光粒子的形式打在它的表面上。金属中的电子要么不吸收能量，
要么就吸收一个光子的全部能量，而无需积累能量的时间。只有当这能量大于电子摆脱
金属表面约束所需的逸出功A时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。按照能量
守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：
hv

12
mV02

Ar