光電效應演示實驗是在高中階段考察比較多的一個實驗，因為這個實驗涉及的物理量比較多，區别也比較麻煩，特别容易讓學生産生混淆。我們今天就來結合愛因斯坦的光電效應方程，仔細看一下這個實驗的考察點。

首先我們來了解一下這個實驗的大緻原理

如上圖所示，最左邊是驗電器，中間是鋅闆，右邊是弧光燈。我們知道金屬在一定頻率的光子照射下，會産生電子，而電子到達驗電器，就會使驗電器張開。所以一個很小的知識點就是會問你驗電器帶什麼電，當然是負電了這是光電效應，産生光電流的基本裝置也就是我們在下圖中所說的光電管。接下來我們看具體的實驗電路。如下圖所示。

我們可以看到。光電管的陰極也就是k極就是即将發生電子逃逸的金屬塗層。

我們首先将光電管的左側與電源的正極相連，右側與電源的負極相連，通電。此時，電路中的電流表沒有顯示。但是當我們用一定頻率的光照射k極的時候，電流表有顯示，此時就說明金屬上的電子逃出來了，并且形成了光電流，也就是說，電子不光逃出來，還逃到了光電管的正極A。隻有這樣，才形成了電流。我們再次強調，電子能不能逃出來？取決于入射光光子的能量與逸出功的大小比較。逸出功由金屬的性質決定。而逃出來的電子的最大動能，就是我們所說的光電效應方程，光子的能量減逸出功。

接下來就是涉及到的幾個新的物理量，那就是在這個實驗中的截止頻率，遏止電壓和飽和光電流。大家首先要對他們的定義明确。

截止頻率是指發生光電效應的最低頻率，也就是說光的頻率低于截止頻率時不能發生光電效應，如果用光電效應方程來說的話，那就是此時電子的最大動能是零所對應的光的頻率。所以截止頻率在數值上等于逸出功除以普朗克常數。因此，搞明白定義，我們就能知道這個物理量到底是什麼？到底怎麼計算？

接下來我們看一下什麼是遏止電壓，首先注意它的前提是必須發生光電效應，談論這個物理量才有意義。其次，要注意這個電壓必須是阻止光電管中産生的電子的運動，才會出現這個物理量。比如說我們前面的電路連接方法就不可能有遏止電壓。但是當在發生光電效應的前提下，我們把光電管的陰極和電源的正極相連。此時，電源的電壓就是阻礙電子的運動，此時，如果電壓把電子的最大動能變成零，那麼這個電壓我們稱之為遏止電壓。eUc=Ek=hν-w0。公式中的Uc就是我們所說的遏止電壓。還是強調注意定義。注意這個公式，還有一個考察點。如下圖

把遏止電壓的公式進行變形，就可以得出如上圖所示的直線方程。而斜率等于h/e，通過斜率，我們就可以知道普朗克常數是多少，這是這個圖的第一個考察點。另外，直線與橫軸的交點就是截止頻率。因為此時就是我們所說的電子的最大動能為零。這是第二個考察點，第三個就是我們要知道直線與縱軸的交點的坐标-W0/e。由此我們可以看出，遏止電壓是由光的頻率所決定的。通俗的說，光的頻率就決定了光的能量，能量的大小，當然就會決定我們所需要的電壓。算是一種暗示記憶吧！

第三個物理量就是飽和光電流。下圖比較重要，大家注意記清楚。

在發生光電效應的前提下，光電流與電壓之間的關系為：開始時，光電流随電壓u的增加而增大，當u比較大時，光電流達到飽和值 ，這時即使再增大u，在單位時間内也不可能有更多的光電子定向移動，光電流也就不會再增加，即飽和光電流是在一定功率與強度的光照射下的最大光電流。

我們知道電流的微觀表達式，I=nesv（n：表示單位體積内的自由電荷數；e：電子的電量；s：為導體橫截面積；v：為自由電子定向移動的速率。）所以我們就可以得出以下結論

在發生光電效應的前提下，當入射光頻率不變時，飽和光電流的值與入射光強度成正比。原因很簡單，入射光強度與單位時間照射到金屬上的光子數成正比。光子數的變化導緻單位時間内吸收光子的電子數變化，故飛出的光電子數變化，導緻電流的變化。大家不要忘了，我們前面所說的光強其實可以近似看做光子數。所以我們就可以看到光強比較大的黃光，比光強比較小的黃光的飽和電流較大。但是他們的遏止電壓是相等的。

但是當入射光強度不變時，飽和光電流不一定随入射光頻率的增大而增大。這個理解起來比較難。可以這麼想：光強不變，即入射光總的能量不變，而入射光的頻率增大，根據E=nhν，即入射的光子減少。雖然每個光子的能量變大，電子獲得的初動能變大，根據電流表達式：I=nesv中v增大，n變小，s、e不變，所以飽和光電流不一定增大。很明顯，藍光的遏制電壓由于其頻率大，遏止電壓的絕對值也大。但是它的飽和電流，就要看光子數了，而他恰好介于強和弱的黃光之間，需要大家記憶。我個人覺得這個圖并不是很嚴謹。但是作為考試，我們隻能把它記住。

我覺得關于上面所說的現象，應該補充兩點，第一個是為什麼電壓增加，電流也會增加，因為産生光電效應之後的電子，并不是所有的電子都往光電管的陽極去走，而增加電壓，隻不過是為了讓更多的電子走向陽極，而不是往其他地方走。第二個是，為什麼會有飽和電流？我覺得電流其實就是電子的數目，而電子的數目是由光子的數目所決定的，所以在入射光的光子數目決定的前提下，必然有飽和電流。

如果你有今日頭條app，麻煩順手點一下關注@中學物理知識傳播者，每天都會傾情奉獻一段小幹貨，我會繼續努力的！　

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!