光电效应实验报告

1、光电效应实验目的1. 了解光电效应的原理和现象以及遏止电压的测定方法，观察遏止电压与光频率的关系。2. 了解普朗克常量的测定方法。3. 了解电流与光强的关系以及饱和电流的测定方法。实验器材汞灯、光电管、光电效应测试仪实验原理当单色光照射在阴极板上，光将表现出粒子性，其光子能量部分w被极板吸收，剩下的部分能量全部转化为电子的动能从极板射出。形成的电流可以使断开的电路被接通。实验原理示意图如下。满足方程如下：12mv2=hY-W0通过施加反相电压，可以生成电场，抑制电子的移动。当电流正好为0时，满足1mv2=eU。这个U即为遏制电压。2aaS为真空光电管，K为阴极，A为阳极。形成的电流与电源施加的

2、反向电压关系如下图所示。这是光电管的伏安特性方程。与X轴的交点横坐标是遏止电压-，与Y轴的交点坐标是不施加电压时，仅仅由光电效应发射电子产生的电流大小。随着电压的增大，电流大小最终将趋于某个最大值10。通过测量同一光线下不同电压的电流值，使加入的电压正好使电流为0，此时电压的大小即为遏止电压。上文得知，遏制电压和入射光频率满足线性关系：eU=hY-WO1I可做如下变形:hW.U=y-OC*上式可知，遏制电压与频率关系斜率的e倍，即为要求的普朗克常量。照射光的光强将影响光电效应产生的电流大小。通过施加正向电压，电流值也会有所改变，最终将趋于某一极限值，成为饱和电流值。由于光电管的内阻很高，光电流

3、如此之微弱，因此测量中要注意抗外界电磁干扰。并避免光直接照射阳极和防止杂散光干扰。实验步骤(1)施加反向电压测量遏制电压和普朗克常量1)摆放器材将汞灯和光电管摆放在同一直线上，连接光电效应测试仪线路，打开电源不摘下遮盖，打开光电管遮盖，放上365nm滤波片，再摘下汞灯遮盖。2)设置调整数值施加3V反向电压，调整汞灯与光电管之间的距离，使电流表数值刚好为-0.24pA3) 记录数据更换其他频率的滤波片，使电压从0V开始逐渐增加，每0.2V记录一次电流大小，直至电流到达0V,这时施加的反向电压即为该频率光的遏制电压。4) 多次试验更换其他滤波片，重复第三步骤5) 计算普朗克常量观察遏制电压之间的关

4、系，画出一阶线性图，其斜率的e倍即为普朗克常量。通过公式n=h-h0，比较实验测量值的相对误差ho(2)测定不同光强的饱和电流1) 调整器材将汞灯上放置100%遮光片，调整电压为正向电压2) 增加电压正向电压从零开始增加，每IV记录一次电流值，记录到10V3)记录数据电流数值最终趋于稳定，其值即为饱和电流4）多次试验分别更换50%、25%、10%遮光片，重复上述步骤实验数据1）光电流与对应电压值（电谎、电压数倨表）测星熾12345678电压理00200.300.40电流（呼）0.570.160.03-004增加列|减少列區止电压单位:V）呵435,Enm光电流与对应电压值（电流、电压謝

5、7;表）则呈赠!1234567B电压0000.20.40.60.80.91.0WtCuAi1.240.820.490.240.080.02-0,02着叩列减少哼Ur1想止电压单位:V0324O4.7nm光电流与对应电压值（电讯电丘数壬云：12345678电压（V）00.20.40.60.81.01丄1.2电岡肿）1.S11.060./10.420.220.M0.030增加列|屁少列|逼止电压（单位:V已577.0nm生电流与对应电压值(电济、电压数蝎表测量床割123£5673电压V00.100.20电廉山和0.070.030堵加列减対U垢止电压单位:V咚昔朗克常最_._普明蛊鬲星单位

6、：E-34JS)5册Y=-2.13283+0.44734XGPolynomialFitofDatalG电止截1-0-1-2-k=0.447x1014h=k*e=0.447x10-14x1.6x10-19=7.04x10-34Js相对误差n=hLha=7.°4x1°-34-66°6x1°-34x100%=-10.6%h06.606x10-34由此可见，误差略大波长(nm)365.0404.7435.8546.1577.0频率v(x1014Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止电压U（V）a31.20.920.320.2电压（2）1W）

7、逾册tain电谎茁伸范屮肿出托电诞壬更应电仔值阡诜，点门数顔1234567891011毎(V)0I234567S910电盍山旳0.040.S60.680J30J40760170J80.800.8102一崖涵茂蜩:饱和电流值f单也:屈）。帧包fc笔施值徉也呼_316iwZE三口卑ewe竹暑厚申輯mKhu；-六.思考題当加在光电甘两端的电压为零时.光电流不为零.这是丸光电诗-股關用遼山功小的金図做阴機闭逸注功大的金斶做阳楼，为什么？3.测足普期克常敦的关键品忡饪？怎样根据光电管的待性曲绒11择合适帕测淀遏止电压的方注.答：1. 光电效应射入的光子会使阴极的电子以一定初速度射出，形成电流2. 用逸出功小的金属做阴极是为了扩大可使用的光线频率范围;使用逸出功大的金属做阳极是因为无法做到完全避光，阳极逸出功大可以减小阳极发生光电效应影响实验数据3. 避免背景光发成强烈变化，以及单色光的获取，获得伏安特性曲线在不接输入信号的状态下对微电流测量装置调零。以365nm为例，把365nm的滤波片放到光电管上，此时把电表显示的值调节为0V，打开汞灯遮光盖。逐步升高反向电压，当电压到达某