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现在给大家介绍一下我所做的光的干涉+光电效应实验,目的是要通过测试光电子的初始动能或饱和状态下光电流随干涉条纹的变化来得出光子能量的周期性变化。实验所需设备如下:氦氖激光器,短焦距透镜,迈克尔逊干涉仪,光电管,精密电流表,电压表,直流可变电源,变阻器等。 调节迈克尔逊干涉仪使之在屏幕上形成明暗相间的环形干涉条纹,缓慢调节干涉仪上的微动旋钮,可以观察到条纹的吞吐变化,大约每调节3个微调单位,干涉条纹吞吐一次。将激光器前的短焦距透镜撤掉,屏幕上的干涉条纹也随之汇聚成一个光斑。缓慢调节干涉仪上的微动旋钮,可以观察到光斑的亮度随微动旋钮周期性的变化,大约每调节3个微调单位,光斑亮度变化一次。调节微动旋钮,使屏幕上的光斑消失,保持微动旋钮的这一位置,将屏幕沿光传播的方向缓缓移动,屏幕始终是暗的。在反射镜M1(或M2)镜前放上一张黑纸,屏幕上的亮斑会立刻出现。将干涉仪上的屏幕换成光电管,测量饱和状态下光电流随微动旋钮变化的情况,也可以测量光电流为零时加在光电管两端的反向截止电压随微动旋钮变化的情况。实验的结果是:饱和状态下保持光电管两端的电压不变,光电流的大小随微动旋钮而周期性的变化。 引起光电流变化的原因不外乎有以下两种情况:一是光电子数发生变化,二是光电子的初始动能发生变化。在实验中测得的光电子初始动能基本不变,因此引起光电流变化的原因是由光电子数变化引起的。但无论是由哪种情况导致的光电流的变化都与照射在光电管阴极上的光子有关。在实验中激光器的功率是固定的,所以从激光器发出的光子数是不变的。既然光斑上的光子数是不变的,那么引起光电流周期性变化的原因一定是光子能量变化所引起的,即由到达光电管上的所有光子的相位变化决定的。 干涉条纹上能量分布的周期性变化用爱因斯坦的e=hv是无法解释的。按照光电理论,光子的能量只与光的频率有关而与光的明暗无关。光在干涉后频率并没有任何改变,按理说明暗条纹上光子的能量应该是一样的,但从实际的实验结果看能量的确是变化的,所以光电方程并没有反映单个光子的行为。 请无尘,猪头,guojia_new,黄德民等对此话题感兴趣的朋友发表见解。 |