基于Matlab光电效应测量光速的新方法研究

王 栋，张云云，谷剑飞，贾英武

(安徽大学，安徽 合肥 230601)

光波是电磁波，光速是最重要的物理常数之一。光速的测量，经历了几百年的历史，最初的光速是由惠更斯根据丹麦科学家罗曼的理论测出的，但是很不准确。后来的科学家也发明了很多的方法来测量光速，其中最先较精确地结果是法国科学家菲索旋转齿轮法，接着的是迈克尔逊的旋转镜和干涉仪的测法，还有生活中运用微波炉测定光速的方法。文章中将基于著名的光电效应，设计光在空气中传播速度测量的实验，搭建实验平台，来较为高精密度的测量光在空气(室温、室压下)中的传播速度，并且通过不同的滤波片来实现不同波长光的照射，使金属产生光电流，再测量出反向截止电压的数值，同时基于Matlab进行数据处理和分析，导出光子在室温室压下空气中的传播速度。

1 光电效应原理

在近代物理学的发展中，光电效应的发现，对认识光的波粒二象性具有极为重要的意义，为量子理论的发展提供了一种直观的、明确的论证。光电效应是指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的现象。阴极在光的照下有时会放出带负电的粒子，形成光电流，光电流的大小与入射光的强度成正比，光电流实际上是在光照射开始时立即产生，无须时间上的积累。在研究光电子逸出金属表面的最大速度时，发现电源和阴极材料都对截止电压有影响，但光的强度对截止电压无影响，电子逸出金属表面的最大速度与光强无关。……