光电效应实验中截止电压随光强变化原因的探索

杨振乾,王鑫园,苏为宁

(南京大学 物理学院，江苏 南京 210093)

1 引 言

在光电效应实验中，固定光电管的位置不变，改变滤光片选择入射光的波长，改变光阑孔径调节光强的大小，用零电流法[1]测量截止电压，并作截止电压随光阑面积的变化曲线，如图1所示.

图1 截止电压Ug随光阑面积S的变化曲线

从图1可以看出，不同波长的光入射时，在光阑孔径为2 mm时截止电压最小，随着光阑孔径的增大，截止电压也增大，也就是说：截止电压随着入射光的强度增大而变大，这一现象无法用爱因斯坦的光电子学说[2]解释. 本文认为：实验测量系统除了暗电流外[3，4]，还存在附加电流，而且附加电流的大小受到光照面积的影响，正是附加电流影响了截止电压的测量，导致实验中改变光阑大小时，同种频率的入射光有不同的截止电压.

2 实验论证

首先，不对光电管照光，改变电压大小，记录暗电流，暗电流随电压的变化曲线如图2. 测量范围选在-2～-0.2 V.

图2 暗电流随电压的变化曲线

从图2可以看出，暗电流I与电压U偏离线性关系. 对实验数据作二项式拟合，可知电压为0时暗电流并不为0，而是Δ=-24×10-13A，本文将Δ视为是恒定的零点误差.

把实验中的光电管看成“理想光电管”与电阻R的并联，等效电路图如图3所示，通过电阻R的电流称为附加电流，而实验中测量的是总电流I=I光+I附加，相应的截止电压也是并联电路总的端电压.

光照射光电管产生光电流I光，当端电压改变时，电阻的支路电流(即附加电流)也……