实验9 观察光电效应-2023-2024学年高二物理选择性必修3实验报告册（人教版）

学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 光电效应是照射到金属表面的光， 能使金属中的电子从表面逸出， 逸出的电 子称作光电子。 这一效应具有如下特征： （ 1 ） 任何一种金属都有一个极限频率， 入射光的频率必须大于这个极限频率 才能产生光电效应， 低于这个频率的光不能产生光电效应。 下表中列出的是几种 金属的极限频率： （ 2 ） 光电子的最大初动能与入射光的强度无关， 只随着入射光频率的增大而 增大。 （ 3 ） 入射光照到金属上时， 光电子的发射几乎是瞬时的， 一般不超过 10 -9 s 。 （ 4 ） 当入射光的频率大于极限频率时， 光电流的强度与入射光的强度成正比。 实验目的 观察光电效应， 了解光的粒子性。 实验器材 验电器、 锌板及支架、 紫外线灯 （或弧光灯）、 电源、 导线等。 实验原理 按照爱因斯坦的理论， 光具有粒子性。 当一束光照射金属表面时， 金属中的 实验九 观察光电效应 金属 铯 钠 锌 银 铂 姿 v /滋m 0.6600 0.5000 0.3720 0.2600 0.1962 淄 c /Hz 4.545×10 14 6.000×10 14 8.065×10 14 1.153×10 15 1.529×10 15 实验日期 年 月 日 实验预习 38 电子吸收一个光子获得的能量是 h淄 ， 这些能量一部分用来使电子脱离金属表面 的束缚称为逸出功 W 0 ， 剩下的表现为逸出后电子的初动能 E k 。 h淄=E k +W 0 或 1 2 m e 淄 2 =h淄-h淄 c 只有当 h淄>h淄 c （ W 0 ） 时才有光电子逸出。 淄 c = W 0 h 为截止频率。 实验过程 1. 将一块擦亮的锌板 （把锌板表面的氧化锌擦掉） 连 接在验电器上。 如图 9-1 所示。 2. 用普通光源 （可见光） 照射锌板表面， 观察验电器 有无张角， 并记录于下表中。 3. 用一只弧光灯 （或紫外线灯） 照射锌板表面， 观察 验电器张角是否张开， 并记录于下表中。 4. 在距离一定的条件下， 用两只弧光灯 （或紫外线灯） 照射锌板， 观察验电 器张角情况， 记录在下表中。 注意事项： 每次重复实验前， 验电器应放电， 使张角复零。 分析与结论 1. 根据你的实验观察记录， 你的结论是什么？ 2. 实验过程 2 与 3 比较， 说明了什么？ 3. 实验过程 3 与 4 比较， 说明了什么？ 验电器 锌板 弧光灯 图 9-1 验电器张角情况 （大小） 普通光源照射 一只弧光灯 （或紫外线灯） 照射 两只弧光灯 （或紫外线灯） 照射 观察光电效应 实验九 39 学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 相同， 即 T 2 =225 K 。 这是一等压过程。 根据盖 - 吕萨克定律有 V 2 T 1 = V 3 T 2 ， 式中 V 3 是在此等压 过程末氦气的体积， 则 V 3 =5.54 m 3 。 6. （ 1 ） 解： 设气体在 B 状态时的体积为 V B ， 由盖 - 吕萨克定律得， V A T A = V B T B ， 代入数据 得 V B =0.4 m 3 。 （ 2 ） 微观原因： 气体体积不变， 分子密集程度不变， 温度变小， 气体分子 平均动能减小， 导致气体压强减小。 （ 3 ） Q 1 大于 Q 2 ； 因为 T A =T B ， 故 A→B 增加的内能与 B→C 减小的内能相同， 而 A→B 过程气体对外做正功， B→C 过程气体不做功， 由热力学第 一定律可知 Q 1 大于 Q 2 。 7. 解： （ 1 ） 计算水银柱将要进入竖直管内所需温度 80 273+27 ＝ 88 273+t 1 ， t 1 ＝57 ℃ ， 计算 水银柱刚好全部到竖直管内所需温度 75×80 273+27 ＝ （ 75+6 ） ×100 273+t 2 ， t 2 ＝162 ℃ ， 可见 119 ℃ 时水平 管内还有水银。 设竖直管内水银柱高为 x ， 则 75×80 300 ＝ （ 75+x ） × （ 100-12+2x ） 392 ， 解得 x＝5 。 所 以空气柱长为 98 cm 。 （ 2 ） 设竖直管内剩下水银柱长为 x ， 则 75×80 300 ＝ （ 75+x ） × （ 100+2×30-2x ） 273+t ， 要 x 无解， t min ＝327.25 ℃ 。 8. C 实验七 认识液体表面张力 1. 提示： 当水中掺有杂质时， 水的表面张力会发生变化， 比如水中掺入肥皂水会使原来 的表面张力变小。 2． 普通水的表面张力和肥皂水的表面张力不同， 逐渐溶解的肥皂， 不断改变着冰棍棒 （或火柴梗） 后面水的表面张力， 而冰棍棒 （或火柴梗） 前面水的表面张力则没