光电效应物理实验报告

光电效应试验目的：了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解测量普朗克常量h。试验仪器：ZKY-GD-4光电效应试验仪1微电流放大器 2光电管工作电源3光电管 4滤色片5汞灯试验原理：K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极AV

，测量出光电流的大小，即可得出光电管IAKI得伏安特性曲线。AK 1〕对于某一频率，光电效应I-VAK关系如下图。从图中可见，对于肯定频率，有一电压V0，当V ≤V时，电流为0，这个电压V0AK VAK2)当V ≥VAK

0IIM的大小与入射光的强度成正比。3〕 截止频率 的数值不同，如右图：4) 对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。V0与ν成正比关系。当入射光的频率低于某极限值ν0时，不管发光强度如何大、照耀时间如何长，都没有光电流产生。5〕光电流效应是瞬时效应。ν010-9s的数量级。试验内容及测量：4mm365nm到高调整电压〔确定值减小，观看电流值的变化，查找电流为零时对应的VK值作为该波长对应的𝑉0值，测量数据如下：波长/nm 365 404.7 435.8 546.1 577频率×z 8.214 7.408 6.897 5.49 5.196截止电压/V 1.679 1.335 1.107 0.557 0.434频率和截止电压的变化关系如下图：V与ν的关系V 2V1.510.5

y=0.4098x-1.698804 5 6

8 9ν/×10^14Hz由图可知：直线的方程8所:h/e=0.4094 ,h=1.6×1019 ×0.4098×1014 =6.5568×1034J·sy=0，即V0=0𝑉时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。依据线性回归理论：

𝑣̅∙

̅̅̅̅̅̅k= 0 ̅ 0𝑣̅2 𝑣2可得：k=0.40975EXCEL给出的直线斜率一样。我们知道普朗克常量ℎ0=6.626×1034𝐽∙𝑠,所以，相对误差：E=ℎ−ℎ0=−0.01044ℎ0测量光电管的伏安特性曲线435.8nm4mm的光阑试验数据如下表所示：VAKIVAKIVAKIVAKIVAKIVAKI0.0401.90.8584.22.3009.36.60019.512.00027.322.00035.80.0892.10.9354.42.500106.80019.912.50027.722.70036.20.1512.31.0964.92.70010.67.20020.513.00028.324.100370.2112.41.2085.32.90011.17.80021.514.20029.425.70037.90.3402.71.3255.63.200128.7002315.00030.126.80038.30.3952.91.4686.13.80013.99.10023.616.10031.127.50038.70.4703.11.6376.74.20014.89.80024.616.60031.629.50039.50.5613.31.7797.24.90016.410.20025.117.50032.330.90040.10.6563.61.9307.85.40017.410.70025.818.600330.7253.82.0008.36.10018.711.10026.319.60033.7435.8nm4mmI-VAK的关系546.1nm435.8nm4mmI-VAK的关系546.1nm4mmI-VAK的关系VAKIVAKIVAKIVAKI0.31.35.99.113.213.023.815.91.02.66.89.814.113.325.316.11.43.47.610.415.113.726.416.51.84.18.210.816.114.027.216.62.24.98.811.117.114.228.016.72.85.79.811.617.814.428.916.73.26.310.011.918.914.729.716.83.97.111.412.319.714.930.716.94.37.612.112.620.115.031.217.04.98.212.712.920.915.2作两种状况下，光电管得伏安特性曲线：光电管的伏安特性光电管的伏安特性00×(/45I40353025201510546.1nm435.8nm5005101520253035电压V /VAK由上图可知：光电流随管压降的增大而渐渐增大。在增大的过程中，增长速度由快变慢最终到达饱和。这一点在546.1nm的伏安特性中可以清楚地看出。当管压降一样时，比较两个不同波长的光电流可以觉察：波长长的，即频率小的〔546.1nm〕光电流小；波长短的，即频率大的〔 435.8nm〕光电流大。这也间接证明白爱因斯坦的光电流方程：hν=1m𝑣2+𝐴A相等，2 0频率高的就能得到更大的动能来抑制金属的束缚，从而形成更大的光电流。3. 𝑉𝐴𝐾=30.0V不变，调整光阑的直径，分别为：2mm,4mm,8mm。测量对应的电流如下：光阑孔直径光阑孔直径mm435.8nmI/×2481010𝐴8.836.8108.9546.1nmI/×1010𝐴3.915.946.5作出两种不同波长的光电流随光强的变化图，如下：光电流随光阑直径的变化光电流随光阑直径的变化)0×80流60光40200435.8nm546.1nm0 2 4 6 8 10光阑直径/mm我们可以看出：光电流随光强的变化光电流随光强的变化流电120光100806040435.8nm546.1nm00204060光阑面积/mm^2不同波长下，假设光阑直径相等，即光强一样，光的频率越大，光电流越大；并且，频率大的光变化也快。在光强较弱时，不同的光产生的光电流大小相差无几，但当光强变大后，两者差距渐渐变大。入射距离L4038363433I/×1010入射距离L4038363433I/×1010𝐴117.1133.3146.8174.3184入射距离L4039383736353433I/×1010𝐴42.34445.549.757.259.466.674.1光电流随入射距离的关系光电流随入射距离的关系) 0− 1 ×140120100光806040200435.8nm546.1nm30 32 34 36 38 40 42入射距离/mm入射距离增大，光强势必会减小，由图可知，光电流变小，这样的结论和以上转变光阑直径所得结论相全都。对于不同的光波，频率大的光在一样的光强条件下，获得的光电流较大。试验总结：试验中转变入射距离处误差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量计算。通过试验得到了普朗克