光电效应测定普朗克常数

光电效应实验原始数据记录 表一、 关系 波长λ(nm) 365.0 404.7 435.8 546.1 577.0 频率νi(1014Hz) 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196 截止电压 U0i(V) 手动 -1.824 -1.450 -1.230 -0.680 -0.520 自动 -1.822 -1.451 -1.230 -0.677 -0.520 表二、 关系 50 4.48 28 3.68 6 1.53 48 4.42 26 3.56 4 1.04 46 4.36 24 3.44 3 0.77 44 4.29 22 3.29 2.5 0.65 42 4.23 20 3.15 2 0.52 40 4.15 18 3 1.5 0.4 38 4.07 16 2.83 1 0.3 36 4.01 14 2.63 0.5 0.21 34 3.93 12 2.39 0 0.13 32 3.86 10 2.12 -0.5 0.075 30 3.77 8 1.84 -1 0.046 光电效应测定普朗克常数 一、实验目的 1．了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程。 2．掌握用光电效应法测定普朗克常数h。 二、实验仪器 仪器由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管，ZKY-GD-4智能测试仪构成，仪器结构如下图1所示 1汞灯电源、2汞灯3滤色片、4光阑、 5光斑管、6基座、7测试仪 图1实验仪器结构示意图 三、实验原理 普朗克常数 是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。 1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为 的光子其能量为 。当电子吸收了光子能量 之后，一部分消耗与电子的逸出功W，另一部分转换为电子的动能 ，即： （1） 上式称为爱因斯坦光电效应方程。 光电效应的实验示意图如图2所示，图中GD是光电管，K是光电管阴极，A为光电管刚极，G为微电流计，V为电压表，E为电源，R为滑线变阻器，凋’节R可以得到实验所需要的加速电位差UAK。光电管的A、K之间可获得从一U到0再到十U连续变化的电压。实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为365nm、405nm、436nrn、546nrn、577nrn。无光照阴极时，由于刚极和阴极是断路的，所以G中无电流通过。用光照射阴极时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流。(简称阴极电流)。加速电位差UAK越大，阴极电流越大，当UAK增加到一定数值后，阴极电流不再增大而达到某一饱和值IM，IM的大小和照射光的强度成正比。加速电位差UAK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差UAK负到一定数值时，阴极电流变为“0”，与此对应的电位差称为截止电位差。这一电位差用 来表示。 的大小与光的强度无关，而是随着照射光的频率的增大而增大。实验中可以通过测量截至电压 和入射光频率 之间的关系来求解普朗克常数。同时光电流的大小和加速电压之间的关系是光电管的伏安特性，在实验中可以测量 验证。 四、实验步骤： (1)测试前准备： 将测试仪及汞灯电源接通(汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上)，预热20分钟。调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出(后面板上)连接起来(红一红，兰一兰)。 (2)测普朗克常数h： 测量截止电压： 测量截止电压时，“伏安特性测试／截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态。“电流量程”开关应处于10-13A档。 a．手动测量 使“手动／自动”模式键处于手动模式。 将直径4mm的光阑及365．0nm的滤色片装在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。此时电压表显示UAK的值，单位为伏；电流表显示与UAK对应的电流值I，单位为所选择的“电流量程”。用电压调节键↑、↓、←、→可调节UAK的值，←、→键用于选择调节位，↑、↓键用于调节值的大小。 从低到高按步长为0.01V或0.001V调节电压(从-2V到0V)，观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的UAK，以其绝对值作为该波长对应的Ua的值，并将数据记于表一中。 依次换上404.7nrn、435.8nrn、546.1nm、577.0nm的滤色片，重复以上测量步骤。 (3)测光电管的伏安特性曲线： 此时，“伏安特性测试／截止电压测试”状态键应为伏安特性测试状态。“电流量程”开关应拨到10-10A挡，并重新调零。 将直径4mm的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。 测伏安特性曲线可选用“手动／自动”两种模式之一，测量的最大范围为-1～50V量时步长为1V，仪器功能及使用方法如前所述。 五、数据处理： 1、利用截至电压求解普朗克常数 （1） 关系数据表格 波长λ(nm) 365.0 404.7 435.8 546.1 577.0 频率νi(1014Hz) 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196 截止电压 U0i(V) 手动 -1.824 -1.450 -1.230 -0.680 -0.520 自动 -1.822 -1.451 -1.230 -0.677 -0.520 （2）利用手动数据图解法求普朗克常数 拟合直线斜率 根据实验公式： 可以得出： 其中 ，普朗克常数的公认值为： ，实验结果的百分差为： 2、光电管的伏安特性 关系 50 4.48 28 3.68 6 1.53 48 4.42 26 3.56 4 1.04 46 4.36 24 3.44 3 0.77 44 4.29 22 3.29 2.5 0.65 42 4.23 20 3.15 2 0.52 40 4.15 18 3 1.5 0.4 38 4.07 16 2.83 1 0.3 36 4.01 14 2.63 0.5 0.21 34 3.93 12 2.39 0 0.13 32 3.86 10 2.12 -0.5 0.075 30 3.77 8 1.84 -1 0.046 作图如下 � EMBED Word.Picture.8 ��� _1239013599.unknown _1239013694.unknown _1239013830.unknown _1239014898.unknown _1239014910.unknown _1239015334.unknown _1239014831.unknown _1239014140.doc � 图2光电效应实验示意图 _1239013706.unknown _1239013643.unknown _1239013651.unknown _1239013617.unknown _1239013627.unknown _1239008774.unknown _1239009380.unknown _1239009381.unknown _1239009748.unknown _1239011954.unknown _1239011793.unknown _1239008840.unknown _1239009377.unknown _1239009376.unknown _1239008811.unknown _1238602548.unknown _1239008596.unknown _1156679907.unknown