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给大家介绍一下我所做的光的干涉+光电效应实验
[楼主] 作者:liangjz  发表时间:2003/12/31 09:33
点击:335次

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。
                                                             
实验的目的是想得到如下结论:光是由一系列离散的光子组成的光子流,光子自身携带的能量是周期性变化的,从点光源发出的光子在空间各个方向上是均等的,从一个点光源发出的光子不会受另一个点光源存在的影响。光的干涉条纹是由两个相干光源上发出的光子能量叠加后的结果。光的颜色取决于光子的频率,干涉条纹的亮度不仅与落在这点的光子数的多少有关,同时还取决于所有到达这点的光子相位即所有光子在这点能量叠加的最终结果。

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。

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 [2楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2003/12/31 10:16 

微调旋钮变动,光斑强度变化,从而光子数变化,因而光电流变化。
给大家介绍一下我所做的光的干涉+光电效应实验
[楼主]  [3楼]  作者:liangjz  发表时间: 2003/12/31 11:09 

微调旋钮是用来调节动镜的距离的而不是调节激光器功率的。
给大家介绍一下我所做的光的干涉+光电效应实验
 [4楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/31 11:46 

请介绍一下测电压和电流的电路及仪器
在测量中负载的作用考虑了吗?
 [5楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2003/12/31 11:59 

微调旋钮是用来调节动镜的距离的从而调解激光光斑的强度。
你是哪个学校的物理专业毕业的? 怎么连这个也不知道!
 [6楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/31 23:07 

由于不太清楚你的实验细节,所以不好评论.

建中,你好!

你过去说的光子的能量和质量在周期性地相互转化的说法,我是不赞同的(但不反对你研究),至于你此次表述的光子"对外显现出的"能量有周期变化,我认为这种可能性是存在的,非常有研究价值,但由于不太清楚你的实验细节,所以不太好评论.

祝新年好.

黄德民

[楼主]  [7楼]  作者:liangjz  发表时间: 2004/01/02 08:16 

无尘,新年好!
微调旋钮是用来调节动镜的,其目的是调节两个相干点光源间的距离。在实验过程中,激光器的功率并没有改变,因此从激光器出来的光子数不会发生变化,调节动镜不可能改变从激光器发出的光子数。光斑的变化不是由光子数引起的而是由光子的相位引起的,所以说光子的能量是周期变化的。
[楼主]  [8楼]  作者:liangjz  发表时间: 2004/01/02 09:39 

德民,新年好!

德民,新年好!

我所做的实验本身并不复杂,其实就是在干涉条纹上做光电效应实验用以检验条纹上光电子初始动能的变化情况。实验的思路是因为如果用光子能量变化的假设可以得出在干涉条纹上光子的能量会发生周期性的变化,而且这种变化如果只用E=hv是解释不通的。

前一段发给你的WORD文件打不开,现在好了吗?

梁建中

2004/1/2

 [9楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/01/02 09:57 

liangjz,Happy New Year!
微调旋钮是用来调节动镜的,其目的是调节两个相干点光源间的距离。在实验过程中,激光器的功率并没有改变,因此从激光器出来的光子数不会发生变化,调节动镜不可能改变从激光器发出的光子数。光斑的变化不是由光子数引起的而是由光子的相位引起的,所以说光子的能量是周期变化的 『『激光器输出的光强不会变化,但通过干涉仪输出的光的强弱会随着微调旋钮转动而变化。光强发生了变换,光子数也发生了变化。』』』

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