光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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)標(biāo)題 光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù) 二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過實(shí)驗(yàn)深化理解愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，理解光電效應(yīng)的根本規(guī)律； 2、掌握用光電管進(jìn)展光電效應(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、儀器器具 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)與愛因斯坦方程 用適宜頻率的光照射在某些金屬外表上時(shí)，會(huì)有電子從金屬外表逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，從金屬外表逸出的電子叫光電子。為理解釋光電效應(yīng)

2、現(xiàn)象，愛因斯坦提出了“光量子”的概念，認(rèn)為關(guān)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 。 按照愛因斯坦的理論，光電效應(yīng)的本質(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，一部分用來克服金屬外表對(duì)它的約束，其余的能量那么成為該光電子逸出金屬外表后的動(dòng)能。愛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為光電子逸出金屬外表的初速度， 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，入射到金屬外表的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必定也越大，因而即便陰極不加電壓也會(huì)有光電子落

3、入陽極而構(gòu)成光電流，甚至陽極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽極，直至陽極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽極，光電流才為零。這個(gè)相關(guān)于陰極為負(fù)值的陽極電位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，假設(shè)光電子能量h?W，那么不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最 低頻率是 ?0? W h，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，因而光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又由于一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，因而光電子獲得的能量與光強(qiáng)無關(guān)，只與光子?的頻率成正比，將（3）式改寫為 （4） 上式

4、說明，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，只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的 k? h e是一 U0? 曲線，并求出此曲線的 是電子的電 斜率，就可以通過式（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 以以下圖是利用光電管進(jìn)展光電效應(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)陽極的光電子將

5、逐步增多。當(dāng)正向電壓 增 加到Um時(shí)，光電流到達(dá)最大，不再增加，現(xiàn)在即稱為飽和狀態(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 由于光電子從陰極外表逸出時(shí)具有一定的初速度，因而當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I存在，假設(shè)在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓到達(dá)截止電壓時(shí)，光電流為零。 愛因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽極，且陽極特別小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實(shí)際上做陰極的金屬逸出功比作陽極的金屬逸出功小，因而實(shí)驗(yàn)中存在著如下征詢題： （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）陽極電流。制造光電管陰極時(shí)，陽極上也會(huì)被濺射有陰極材料，因而光入射到陽極上或由

6、陰極反射到陽極上，陽極上也有光電子發(fā)射，就構(gòu)成陽極電流。由于它們的存在，使得IU曲線較理論曲線下移，如以以下圖所示。 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)理好暗盒與汞燈間隔。 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

7、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)理電壓，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)理電壓旋鈕，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。但留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)選擇適宜

8、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)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外表上時(shí)，可以使電子從金屬外表逸出，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，假設(shè)這能量大于電子擺脫金屬外表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） 上式稱為愛因斯坦方程，其中m和?m是光電子的質(zhì)量和最大速度，

9、是光電子逸出外表 后所具有的最大動(dòng)能。它說明光子能量hv小于W時(shí)，電子不能逸出金屬外表，因而沒有光電效應(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，入射到金屬外表的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必定也越大，因而即便陰極不加電壓也會(huì)有光電子落入陽極而構(gòu)成光電流，甚至陽極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽極，直至陽極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽極，光電流才為零。這個(gè)相關(guān)于陰極為負(fù)值的陽極電位 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，假設(shè)光電子能量

10、 ，那么不能產(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，因而光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又由于一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，因而光電子獲得的能量與光強(qiáng)無關(guān)，只與光子 的頻率成正比，將（3）式改寫為 （4） 上式說明，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，只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的通過式（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2 U0-v 直線 2.

11、光電效應(yīng)的伏安特性曲線 圖3是利用光電管進(jìn)展光電效應(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，隨著電壓的增加，到達(dá)陽極的光電子將逐步增多。當(dāng)正向電壓增加到時(shí)，光電流到達(dá)最大，不再增加，現(xiàn)在即稱為飽和狀態(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 由于光電子從陰極外表逸出時(shí)具有一定的初速度，因而當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I存在，假設(shè)在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓到達(dá)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

12、入射光強(qiáng)度不同的IU曲線 愛因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽極，且陽極特別小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實(shí)際上做陰極的金屬逸出功比作陽極的金屬逸出功小，因而實(shí)驗(yàn)中存在著如下征詢題： (1） 暗電流和本底電流。當(dāng)光電管陰極沒有遭到光線照射時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電子流，稱為暗電流。它是由電子的熱運(yùn)動(dòng)和光電管管殼漏電等緣故造成的。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） 陽極電流。制造光電管陰極時(shí)，陽極上也會(huì)被濺射有陰極材料，因而光入射到陽極上或由陰極反射到陽極上，陽極上也有光電子發(fā)射，就構(gòu)成陽極電流。由于它們的存在，使得IU曲線較理論曲線下移，如圖

13、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)：6.65 Js 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)：6.68 Js 誤差0.88% Js 誤差0.26% Js 誤差0.21%3、伏安特性曲線 見下頁。 六、考慮討論 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外表上時(shí)，可以使電子從金屬外表逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。所產(chǎn)生的電子，稱為光電子。 常說的光電效應(yīng)是外光電效應(yīng)，即電子從金屬外表逸出。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)

14、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)體外表時(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) 年級(jí) 學(xué)號(hào) * 姓名 時(shí)間 * 成績(jī) _ 一、 實(shí)驗(yàn)標(biāo)題 光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù) 二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過實(shí)驗(yàn)深化理解愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，理解光電效應(yīng)的根本規(guī)律； 2、掌握用光電管進(jìn)展光電效應(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、儀器器具 ZKYG

15、D3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)與愛因斯坦方程 用適宜頻率的光照射在某些金屬外表上時(shí)，會(huì)有電子從金屬外表逸出，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，從金屬外表逸出的電子叫光電子。為理解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出了“光量子”的概念，認(rèn)為關(guān)于頻率為的光波，每個(gè)光子的能量為 式中， 。 按照愛因斯坦的理論，光電效應(yīng)的本質(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，一部分用來克服金屬外表對(duì)它的約束，其余的能量那么成為該光電子逸出金屬外表后的動(dòng)能。愛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

16、質(zhì)量，v為光電子逸出金屬外表的初 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，入射到金屬外表的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能必定也越大，因而即便陰極不加電壓也會(huì)有光電子落入陽極而構(gòu)成光電流，甚至陽極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有光電子落到陽極，直至陽極電位低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽極，光電流才為零。這個(gè)相關(guān)于陰極為負(fù)值的陽極電位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，假設(shè)光電子能量h?W，那么不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最 低頻率是 ?0? W h，通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同

17、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，因而光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。又由于一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，因而光電子獲得的能量與光強(qiáng)無關(guān)，只與光子?的頻率成正比，將（3）式改寫為 （4） 上式說明，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，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，就可以通過式（5）求出普朗克常數(shù)h。其中量。 是電子的電 k? h e是一U0-v 直線 2、光電效應(yīng)的伏安特性曲線 以以下圖是利用光電管進(jìn)展光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的

18、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)陽極的光電子將逐步增多。當(dāng)正向電壓 增加 到Um時(shí)，光電流到達(dá)最大，不再增加，現(xiàn)在即稱為飽和狀態(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 由于光電子從陰極外表逸出時(shí)具有一定的初速度，因而當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I存在，假設(shè)在兩極間施加一反向電壓，光電流隨之減少；當(dāng)反向電壓到達(dá)截止電壓時(shí)，光電流為零。 愛因斯坦方程是在同種金屬做陰極和陽極，且陽極特別小的理想狀態(tài)下導(dǎo)出的。實(shí)際上做陰極的金屬逸出功比作陽極的金屬逸出功小，因而實(shí)驗(yàn)中存在著如下征詢題： （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）陽極電流。制造光電管陰極時(shí)，陽極上也會(huì)被濺射有陰極材料，因而光入射到陽極上或由陰極反射到陽極上，陽極上也有光電子發(fā)射，就構(gòu)成陽極電流。由于它們的存在，使得IU曲線較理論曲線下移，如以以下圖所示。 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