2021年光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文

1、 光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量實(shí)驗(yàn)報(bào)告 篇一：光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量實(shí)驗(yàn)報(bào)告光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)題目光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)深刻理解愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論，了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律；2、掌握用光電管進(jìn)行光電效應(yīng)研究的方法；3、學(xué)習(xí)對(duì)光電管伏安特性曲線的處理方法，并用以測(cè)定普朗克常數(shù)。三、儀器用具ZKYGD3光電效應(yīng)測(cè)試儀、汞燈及電源、濾色片（五個(gè)）、光闌（兩個(gè)）、光電管、測(cè)試儀四、實(shí)驗(yàn)原理1、光電效應(yīng)與愛(ài)因斯坦方程用合適頻率的光照射在某些金屬表面上時(shí)，會(huì)有電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，從金屬表面逸出的電子叫光電子。為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦提出了“光量子

2、”的概念，認(rèn)為對(duì)于頻率為的光波，每個(gè)光子的能量為式中，為普朗克常數(shù)，它的公認(rèn)值是=6.626。按照愛(ài)因斯坦的理論，光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是當(dāng)光子和電子相碰撞時(shí)，光子把全部能量傳遞給電子，電子所獲得的能量，一部分用來(lái)克服金屬表面對(duì)它的約束，其余的能量則成為該光電子逸出金屬表面后的動(dòng)能。愛(ài)因斯坦提出了著名的光電方程：（1）式中，?為入射光的頻率，m為電子的質(zhì)量，v為光電子逸出金屬表面的初速度，1mv2為被光線照射的金屬材料的逸出功，2為從金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能。由（1）式可見(jiàn)，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必然也越大，所以即使陰極不加電壓也會(huì)有光電子落入陽(yáng)極而形成光電流，甚至陽(yáng)極電位比陰

3、極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽(yáng)極，直至陽(yáng)極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽(yáng)極，光電流才為零。這個(gè)相對(duì)于陰極為負(fù)值的陽(yáng)極電位U0被稱為光電效應(yīng)的截止電壓。顯然，有（2）代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光電子能量h?W，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是?0?Wh，通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而?0也不同。由于光的強(qiáng)弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又因?yàn)橐粋€(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，只與光子?的頻率成正比，將（3）式改寫為（4）上式表明，截止電壓U0是入射光頻率?的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻

4、率?0時(shí)，截止電壓U0?0，沒(méi)有光電子逸出。圖中的直線的斜率個(gè)正的常數(shù)：（5）由此可見(jiàn)，只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的k?he是一U0?曲線，并求出此曲線的是電子的電斜率，就可以通過(guò)式（5）求出普朗克常數(shù)h。其中量。U0-v直線2、光電效應(yīng)的伏安特性曲線下圖是利用光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的原理圖。頻率為、強(qiáng)度為的光線照射到光電管陰極上，即有光電子從陰極逸出。如在陰極K和陽(yáng)極A之間加正向電壓UAK，它使K、A之間建立起的電場(chǎng)對(duì)從光電管陰極逸出的光電子起加速作用，隨著電壓UAK的增加，到達(dá)陽(yáng)極的光電子將逐漸增多。當(dāng)正向電壓增加到Um時(shí)，光電流達(dá)到最大，不再增加，此時(shí)即稱為飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的光電流即稱為

5、飽和光電流。光電效應(yīng)原理圖由于光電子從陰極表面逸出時(shí)具有一定的初速度，所以當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I存在，若在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓達(dá)到截止電壓時(shí)，光電流為零。愛(ài)因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽(yáng)極，且陽(yáng)極很小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實(shí)際上做陰極的金屬逸出功比作陽(yáng)極的金屬逸出功小，所以實(shí)驗(yàn)中存在著如下問(wèn)題：（1）暗電流和本底電流存在，可利用此，測(cè)出截止電壓（補(bǔ)償法）。（2）陽(yáng)極電流。制作光電管陰極時(shí)，陽(yáng)極上也會(huì)被濺射有陰極材料，所以光入射到陽(yáng)極上或由陰極反射到陽(yáng)極上，陽(yáng)極上也有光電子發(fā)射，就形成陽(yáng)極電流。由于它們的存在，使得IU曲線較理論曲線下移，如下圖所示。伏安特

6、性曲線五、實(shí)驗(yàn)步驟1、調(diào)整儀器(1)連接儀器；接好電源，打開電源開關(guān)，充分預(yù)熱（不少于20分鐘）。(2)在測(cè)量電路連接完畢后，沒(méi)有給測(cè)量信號(hào)時(shí)，旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”旋鈕調(diào)零。每換一次量程，必須重新調(diào)零。(3)取下暗盒光窗口遮光罩，換上365.0nm濾光片，取下汞燈出光窗口的遮光罩，裝好遮光筒，調(diào)節(jié)好暗盒與汞燈距離。2、測(cè)量普朗克常數(shù)h（1）將電壓選擇按鍵開關(guān)置于22V檔，將“電流量程”選擇開關(guān)置于A檔。將測(cè)試儀電流輸入電纜斷開，調(diào)零后重新接上。（2）將直徑為4mm的光闌和365.0nm的濾色片裝在光電管電暗箱輸入口上。（3）從高到低調(diào)節(jié)電壓，用“零電流法”測(cè)量該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的U0，并數(shù)據(jù)記錄。（4）依次換

7、上404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm的濾色片，重復(fù)步驟（1）、（2）、（3）。（5）測(cè)量三組數(shù)據(jù)你，然后對(duì)h取平均值。3、測(cè)量光電管的伏安特性曲線(1)暗盒光窗口裝365.0nm濾光片和4mm光闌，緩慢調(diào)節(jié)電壓旋鈕，令電壓輸出值緩慢由0V伏增加到30V，每隔1V記一個(gè)電流值。但注意在電流值為零處記下截止電壓值.(2)在暗盒光窗口上換上404.7nm濾光片，仍用4mm的光闌，重復(fù)步驟（1）。(3)選擇合適的坐標(biāo)，分別作出兩種光闌下的光電管伏安特性曲線UI。六、實(shí)驗(yàn)記錄與處理1、零電流法測(cè)普朗克常量h(光闌=2mm)第一次測(cè)量結(jié)果及處理： 篇二：光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量實(shí)驗(yàn)

8、報(bào)告三、實(shí)驗(yàn)原理1.光電效應(yīng)當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時(shí)，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。所產(chǎn)生的電子，稱為光電子。光電效應(yīng)是光的經(jīng)典電磁理論所不能解釋的。當(dāng)金屬中的電子吸收一個(gè)頻率為v的光子時(shí)，便獲得這光子的全部能量hv，如果這能量大于電子擺脫金屬表面的約束所需要的脫出功W，電子就會(huì)從金屬中逸出。按照能量守恒原理有：（1）上式稱為愛(ài)因斯坦方程，其中m和?m是光電子的質(zhì)量和最大速度，是光電子逸出表面后所具有的最大動(dòng)能。它說(shuō)明光子能量hv小于W時(shí)，電子不能逸出金屬表面，因而沒(méi)有光電效應(yīng)產(chǎn)生；產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光最低頻率v0=W/h，稱為光電效應(yīng)的極限頻率（又稱紅限）。不同

9、的金屬材料有不同的脫出功，因而0也是不同的。由（1）式可見(jiàn)，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必然也越大，所以即使陰極不加電壓也會(huì)有光電子落入陽(yáng)極而形成光電流，甚至陽(yáng)極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽(yáng)極，直至陽(yáng)極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽(yáng)極，光電流才為零。這個(gè)相對(duì)于陰極為負(fù)值的陽(yáng)極電位被稱為光電效應(yīng)的截止電壓。顯然，有代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光電子能量，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是（2），通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的強(qiáng)弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又因?yàn)橐粋€(gè)電子只能吸收一

10、個(gè)光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，只與光子的頻率成正比，將（3）式改寫為（4）上式表明，截止電壓是入射光頻率的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻率時(shí)，截止電壓，沒(méi)有光電子逸出。圖中的直線的斜率是一個(gè)正的常數(shù)：（5）由此可見(jiàn)，只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的通過(guò)式（5）求出普朗克常數(shù)h。其中曲線，并求出此曲線的斜率，就可以是電子的電量。圖2U0-v直線2.光電效應(yīng)的伏安特性曲線圖3是利用光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的原理圖。頻率為、強(qiáng)度為P的光線照射到光電管陰極上，即有光電子從陰極逸出。如在陰極K和陽(yáng)極A之間加正向電壓，它使K、A之間建立起的電場(chǎng)對(duì)從光電管陰極逸出的光電子起加速作用，隨著電壓的增

11、加，到達(dá)陽(yáng)極的光電子將逐漸增多。當(dāng)正向電壓增加到時(shí)，光電流達(dá)到最大，不再增加，此時(shí)即稱為飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的光電流即稱為飽和光電流。圖3光電效應(yīng)原理圖由于光電子從陰極表面逸出時(shí)具有一定的初速度，所以當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I存在，若在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓達(dá)到截止電壓時(shí)，光電流為零。圖4入射光頻率不同的IU曲線圖5入射光強(qiáng)度不同的IU曲線愛(ài)因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽(yáng)極，且陽(yáng)極很小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實(shí)際上做陰極的金屬逸出功比作陽(yáng)極的金屬逸出功小，所以實(shí)驗(yàn)中存在著如下問(wèn)題：(1）暗電流和本底電流。當(dāng)光電管陰極沒(méi)有受到光線照射時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電子流，稱為暗電流。它是由

12、電子的熱運(yùn)動(dòng)和光電管管殼漏電等原因造成的。室內(nèi)各種漫反射光射入光電管造成的光電流稱為本底電流。暗電流和本底電流隨著K、A之間電壓大小變化而變化。（2）陽(yáng)極電流。制作光電管陰極時(shí)，陽(yáng)極上也會(huì)被濺射有陰極材料，所以光入射到陽(yáng)極上或由陰極反射到陽(yáng)極上，陽(yáng)極上也有光電子發(fā)射，就形成陽(yáng)極電流。由于它們的存在，使得IU曲線較理論曲線下移，如圖6所示。圖6伏安特性曲線五、數(shù)據(jù)記錄與處理1、零電流法測(cè)h第一組：普朗克常數(shù)：6.65Js誤差0.30%第二組：普朗克常數(shù)：6.64第三組：普朗克常數(shù)：6.642、補(bǔ)償法測(cè)h普朗克常數(shù)：6.68Js誤差0.88%Js誤差0.26%Js誤差0.21%3、伏安特性曲線見(jiàn)下

13、頁(yè)。六、思考討論1、什么是光電效應(yīng)，及內(nèi)，外光電效應(yīng)和單光子，多光子光電效應(yīng)。當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時(shí)，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。所產(chǎn)生的電子，稱為光電子。常說(shuō)的光電效應(yīng)是外光電效應(yīng)，即電子從金屬表面逸出。內(nèi)光電效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)入射光子射入到半導(dǎo)體表面時(shí)，半導(dǎo)體吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對(duì)，使其自生電導(dǎo)增大。光生伏特效應(yīng)：當(dāng)一定波長(zhǎng)的光照射非均勻半導(dǎo)體（如PN結(jié)），在自建場(chǎng)的作用下，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生光電壓。 篇三：光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合、性實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

14、級(jí)學(xué)號(hào)*姓名時(shí)間*成績(jī)_一、實(shí)驗(yàn)題目光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)深刻理解愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論，了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律；2、掌握用光電管進(jìn)行光電效應(yīng)研究的方法；3、學(xué)習(xí)對(duì)光電管伏安特性曲線的處理方法，并用以測(cè)定普朗克常數(shù)。三、儀器用具ZKYGD3光電效應(yīng)測(cè)試儀、汞燈及電源、濾色片（五個(gè)）、光闌（兩個(gè)）、光電管、測(cè)試儀四、實(shí)驗(yàn)原理1、光電效應(yīng)與愛(ài)因斯坦方程用合適頻率的光照射在某些金屬表面上時(shí)，會(huì)有電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，從金屬表面逸出的電子叫光電子。為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦提出了“光量子”的概念，認(rèn)為對(duì)于頻率為的光波，每個(gè)光子的能量為式中，為普朗克常數(shù)，它

15、的公認(rèn)值是=6.626。按照愛(ài)因斯坦的理論，光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是當(dāng)光子和電子相碰撞時(shí)，光子把全部能量傳遞給電子，電子所獲得的能量，一部分用來(lái)克服金屬表面對(duì)它的約束，其余的能量則成為該光電子逸出金屬表面后的動(dòng)能。愛(ài)因斯坦提出了著名的光電方程：（1）式中，?為入射光的頻率，m為電子的質(zhì)量，v為光電子逸出金屬表面的初12mv2為被光線照射的金屬材料的逸出功，為從金屬逸出的光電子的最速度，大初動(dòng)能。由（1）式可見(jiàn)，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必然也越大，所以即使陰極不加電壓也會(huì)有光電子落入陽(yáng)極而形成光電流，甚至陽(yáng)極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽(yáng)極，直至陽(yáng)極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子

16、都不能到達(dá)陽(yáng)極，光電流才為零。這個(gè)相對(duì)于陰極為負(fù)值的陽(yáng)極電位U0被稱為光電效應(yīng)的截止電壓。顯然，有（2）代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光電子能量h?W，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是?0?Wh，通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而?0也不同。由于光的強(qiáng)弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又因?yàn)橐粋€(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，只與光子?的頻率成正比，將（3）式改寫為（4）上式表明，截止電壓U0是入射光頻率?的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻率?0時(shí)，截止電壓U0?0，沒(méi)有光電子逸出。圖中的直線的斜率個(gè)正的常數(shù)

17、：（5）由此可見(jiàn)，只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的U0?曲線，并求出此曲線的斜率，就可以通過(guò)式（5）求出普朗克常數(shù)h。其中量。是電子的電k?he是一U0-v直線2、光電效應(yīng)的伏安特性曲線下圖是利用光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的原理圖。頻率為、強(qiáng)度為的光線照射到光電管陰極上，即有光電子從陰極逸出。如在陰極K和陽(yáng)極A之間加正向電壓UAK，它使K、A之間建立起的電場(chǎng)對(duì)從光電管陰極逸出的光電子起加速作用，隨著電壓UAK的增加，到達(dá)陽(yáng)極的光電子將逐漸增多。當(dāng)正向電壓增加到Um時(shí)，光電流達(dá)到最大，不再增加，此時(shí)即稱為飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的光電流即稱為飽和光電流。光電效應(yīng)原理圖由于光電子從陰極表面逸出時(shí)具有一定的初速度，

18、所以當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I存在，若在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓達(dá)到截止電壓時(shí)，光電流為零。愛(ài)因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽(yáng)極，且陽(yáng)極很小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實(shí)際上做陰極的金屬逸出功比作陽(yáng)極的金屬逸出功小，所以實(shí)驗(yàn)中存在著如下問(wèn)題：（1）暗電流和本底電流存在，可利用此，測(cè)出截止電壓（補(bǔ)償法）。（2）陽(yáng)極電流。制作光電管陰極時(shí)，陽(yáng)極上也會(huì)被濺射有陰極材料，所以光入射到陽(yáng)極上或由陰極反射到陽(yáng)極上，陽(yáng)極上也有光電子發(fā)射，就形成陽(yáng)極電流。由于它們的存在，使得IU曲線較理論曲線下移，如下圖所示。伏安特性曲線五、實(shí)驗(yàn)步驟1、調(diào)整儀器(1)連接儀器；接好電源，打開電源開關(guān)，充分預(yù)熱（不少于20分鐘）。(2)在測(cè)量電路連接完畢后，沒(méi)有給測(cè)量信號(hào)時(shí)，旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”旋鈕調(diào)零。每換一次量程，必須重新調(diào)零。(3)取下暗盒光窗口遮光罩，換