資料紹介
目的 光電管を使い実際に光電効果を観察し、Planck定数hおよび仕事関数を求め、光電効果についての理解を深める。
理論 金属または金属酸化物などの光電物質表面に光をあてると、その表面から電子(光電子)が飛び出す。この現象を光電効果という。
光電効果については次のことが知られている。
単色光を当てたとき、(?) 光の振動数v物質によって決まるある限界振動数v0より大きい場合に、光電子が飛び出す。
(?) あてる光の強度を増すと、単位時間に飛び出す光電子の個数が、光の強度に比例して増える。光電子の最高運動エネルギー(Em)は、光の強度には依存せず一定である。
(?) 光の強度が弱いときは、飛びだす光電子の個数が少なくなる。しかし光をあてた直後から一定の割合で光電子が飛び出す。すなわちあてた光のエネルギーを蓄積するために、時間の遅れを生じるということはない。
これらは、h, v0を定数として、次の式で表せる。
Em=hv−hv0=hv−W (1)
ここで物質に依存するhv0をWとおきかえた。
この光電効果を利用して、振動数が異なる2つまたはそれ以の単色光を光電物質に当て、各々の単色光についてEmを測定すれば、h,Wを求めることができる。
具体的に言うと、光電管の光電面に水銀ランプからのスペクトル線をあて、光電面から飛び出してくる光電子の最高エネルギーEmを測定する。
光電管に逆方向電圧を徐々に上げながらかけていき、光電面から飛び出した電子を減速させ、陽極に到達できなくなるところつまり陽極電流が0になる時、の電圧Vmを測ることにより、光電子の最高エネルギーEm(=eVm)を測定する。
(1)の式はeVm=hv−W (2)
と書き換えられる。
実験 光源であるHgスペクトルランプ
装置 実験では(波長,振動数)= A (404.656nm,7.4085×1014Hz)
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目的 光電管を使い実際に光電効果を観察し、Planck定数hおよび仕事関数を求め、光電効果についての理解を深める。
理論 金属または金属酸化物などの光電物質表面に光をあてると、その表面から電子(光電子)が飛び出す。この現象を光電効果という。
光電効果については次のことが知られている。
単色光を当てたとき、
(ⅰ) 光の振動数v物質によって決まるある限界振動数v0より大きい場合に、光電子が飛び出す。
(ⅱ) あてる光の強度を増すと、単位時間に飛び出す光電子の個数が、光の強度に比例して増える。光電子の最高運動エネルギー(Em)は、光の強度には依存せず一定である。
(ⅲ) 光の強度が弱いときは、飛びだす光電子の個数が少なくなる。しかし光をあてた直後から一定の割合で光電子が飛び出す。すなわちあてた光のエネルギーを蓄積するために、時間の遅れを生じるということはない。
これらは、h, v0を定数として、次の式で表せる。
Em=hv－hv0=hv－W (1)
ここで物質に依存するhv0をWとおきかえた。...
