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标题: 光的干涉+光电效应实验。 [打印本页]

作者: liangjz 时间: 2004-1-30 17:26
标题: 光的干涉+光电效应实验。
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单光子存在两个方向相反的振动矢量并且这两个矢量交替变化。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振动矢量交替变化所引起的，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，每个光子存在两个方向相反且交替变化的振动矢量。当在空间某一点存在两个振动矢量相反的光子时，两个振动矢量叠加的结果是相互抵消，当在空间某一点存在两个振动矢量同相的光子时，叠加的结果是相互加强。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矢量叠加后的结果。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矢量叠加的最终结果。

作者: liangjz 时间: 2004-3-12 23:53
标题: 光的干涉+光电效应实验。
请教几个问题：
激光器前的短焦距镜在干涉仪中是起什么作用的？为什么拿掉这个镜子后干涉条纹消失了？调解动镜M2使屏幕上的光点消失，请问光的能量到哪里去了？

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