光电效应和普朗克常数的测定

1、实验 十一光电效应和普朗克常数的测定实验背景：光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面溢出的现象。光电效应 对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。一，实验目的1，了解光电效应利用光电效应方程和能量守恒方程，求出普朗克常数测量伏安特性曲线探索电流与光阑直径之间的关系，求表达式探索电流与距离之间的关系，求表达式二，实验原理爱因斯坦的光电效应方程：h* v =mvoA2/2+A含义：由光量子理论，光子具有能量为h*v。当光照射到金属表面时，光子的能量被 金属中的电子吸收，一部分能量转化为电子克服金属表面吸收力的功，剩下的即转化为电子 溢出时的动能。即实现能量守

2、恒。如果外加一个反向电场，将会减弱电子运动的动能，当刚好相抵消时，回路中电流为零。此时有 eUo=m*W2/2;代入上式中，有h* v =e*Uo+A进行变换，得Uo=h/e* v -C C为一个常数。因此，只要求出Uo和v的关系，求出斜 线的斜率，即可知道普朗克常数。三，实验仪器ZKY-GD-4型智能光电效应实验仪5 个透射率分别为 365.0nm 404.7nm 435.8nm 546.1nm 577.0nm 个盖子3个直径分别为2mm，4mm，8mm的光阑四，实验数据与数据处理1，测定截止电压UoL=400mm ；光阑孔径 e=4mm分别用五种滤光片，调节电压使回路电流为0，记录截止电压

3、Uo波长（nm）365.0404.7435.8546.1577.0Uo (V)-1.719-1.386-1.178-0.618-0.468由公式c=v*入，可计算各波长光所对应的频率频率(10”(14)Hz)8.227.416.885.495.20Uo (V)-1.719-1.386-1.178-0.618-0.468用MATLAB作截止电压Uo-频率入图，并进行最小二乘法拟合:R-Square=99.95%,显然成线性关系，得斜率|k|=0.4099由公式：Uo=k* 入-A=h/e* 入-A 得 h=k*e其中 e = 1.602176565(35)x10-19 J得实验值普朗克常量h=6

4、.5673x10A (-34) J-S普朗克常数标准值：h=6.62606957(29)x10A(-34)J-s误差=0.6%伏安特性曲线测量L=400mm ；光阑孔径 e=4mm分别用五种滤光片，电压从0V-50V，每2V测量一次电流值波长(nm)365405436546577电压(V)电流(*10(-10)A)电流(*10(-11)A)02.11.51.92.91.425.72.94.06.03.849.24.05.88.35.8612.05.07.112.37.2814.65.78.315.18.41016.96.59.419.59.11219.17.110.421.19.61422.2

5、7.811.422.410.11624.18.412.223.310.41825.89.012.924.210.72027.69.413.624.910.92229.19.914.225.611.1 TOC o 1-5 h z 2430.510.214.826.111.32631.710.615.226.611.52832.710.915.727.111.73033.611.016.027.511.93234.411.316.327.912.13435.211.616.628.212.33636.011.716.828.512.43836.611.917.028.912.54037.312.1

6、17.229.212.64237.912.217.429.512.74438.412.417.629.812.84638.912.518.230.112.94839.412.718.330.313.15039.812.818.530.713.2 使用MATLAB，作出电流I和电压U的关系曲线:4D353DI-U伏安特性图366nm -405ii m -&436n m 卜O546nm o+577nim *r4o0 +:十O+Q+:Q!+i :.2T2025UMo * o+ o!+:o d.4550作出电流I和光阑直径的曲线，并求出关系式光阑直径（mm）2.04.08.0电流(*10 (-10)

7、A)3.79.433.3选择波长 405nm L=400mm U=20V作图并拟合:当方程形式为y=a*xA2+b时，R-square高达99.99%.即可认为完全符合这种方程形式。由于 光阑改变的是光通量即面积，与半径有平方关系，在理论上也可以作出合理解释。因此认为此方程可信，电流与光阑孔径所满足的关系为：y=0.4946*xA2+1.617其中x为光阑孔径（mm），y为电流（10-10）A）作出电流I和距离L的曲线，并求出I与L关系式选择波长405nm 光阑直径4mm U=20VL(mm)电流(*10(T0) A300.018.6310.017.4320.016.2330.015.1340.014.1350.013.1360.012.2370.011.5380.010.8390.010.2400.09.7作图并拟合:认为光源为点光源，因此一定距离处的光强与距离的平方成反比。由此进行拟合，结果显示，R-square为99.95%，即基本符合此关系式，即电流与距离所满足的关系式为：y=(1.868e+06)*xA(-2)-2.092其中y为电流(*101-10)A) ,x为距离(mm)五，思考与总结1,误差分析：普朗克常数的误差较小，认为是实验仪器造成的，即由于室内温度，湿度