光电效应测定普朗克常数

1、光电效应实验原始数据记录表一、UoiL i关系波长入（nm）365.0404.7435.8546.1577.0频率 V i(1014Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止电压手动-1.824-1.450-1.230-0.680-0.520U 0i(V)自动-1.822-1.451-1.230-0.677-0.520表二、I L U AK关系=365.0nm=4mmL = 40.0cmUak(V)1(x10“ A)Uak(V)1 (x10°A)Uak(V)1 (汉 10°A)504.48283.6861.53484.42263.5641.04464.36

2、243.4430.77444.29223.292.50.65424.23203.1520.52404.151831.50.4384.07162.8310.3364.01142.630.50.21343.93122.3900.13323.86102.12-0.50.075303.7781.84-10.046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ho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所示图2光电效应实验示意图1汞灯电源、2汞灯3滤色片、4光阑、5光斑管

3、、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h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h 。当电子吸收了光子能量h之后，一部分消耗与电子的逸1 2 出功W,另一部分转换为电子的动能mv2，即：2mv2 =h -W(1)2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

4、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

5、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U0来表示。Uo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Uo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I L Uak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）。测普朗克常数h：测量截止电压：测量截

6、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，f、J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

7、换上 404.7nrn、435.8nrn、546.1 nm、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-150V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h（1）U°jL i关系数据表格波长入(nm)365.0404.7435.8546.1577.0频率 V i(1014

8、Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止电压手动-1.824-1.450-1.230-0.680-0.520U 0i(V)自动-1.822-1.451-1.230-0.677-0.5201.6S1.0060.42,018> 1-25.05.56.Q6.57.07.53.08.5(2)利用手动数据图解法求普朗克常数hYt (10NHz)拟合直线斜率B=0.4219110-14根据实验公式：eU0 =h -W可以得出：h 二 Be =6.75 10”4J s其中e=1.6021019C,普朗克常数的公认值为：ho -6.626 10-34J s，实验结果的百分差为：E=吐包=2.1%h02、光电管的伏安特性I L Uak关系= 365.0nm= 4mmL = 40.0cmUak(V)1(x10 A)Uak(V)1 (x10°A)Uak(V)1 (如0川A)504.48283.6861.53484.42263.5641.04464.36243.4430.77444.29223.29