普朗克常數(shù)測定儀的應(yīng)用預(yù)習提綱

1、普朗克常數(shù)測定儀的應(yīng)用預(yù)習提綱 1、實驗任務(wù)：（1） 用光電效應(yīng)儀測普朗克常數(shù)； （必做）（2） 光強對普朗克常數(shù)測定影響的研究； （選做）2、實驗原理： （1） 截止電位與截止頻率？（2） 如何確定不同頻率下的截止電壓？（3） 光電子的能量隨光強變化嗎？（4） 光電流的大小隨光強變化嗎？（5） 如何從光電管的U-I特性圖上利用“拐點法”確定“截止電壓”？（6） 如何利用“線性函數(shù)”圖像求出普朗克常數(shù)？3、操作規(guī)范：（1） 貢燈開啟直至實驗結(jié)束、數(shù)據(jù)簽字后才能關(guān)閉；（2） 操作時，室內(nèi)人員勿講話和走動，以免影響實驗數(shù)據(jù)；（3） 儀器不用時，將鏡頭蓋蓋上，關(guān)掉電源開關(guān)（不用拔掉電源）；4、數(shù)據(jù)處

2、理表格設(shè)計：表格設(shè)計不同頻率下的伏-安特性曲線（數(shù)據(jù)僅僅供參考，每位同學(xué)的儀器數(shù)據(jù)都不同）光闌孔直徑= 10 mm；距離： L=27.13 cm 電壓值量程：-3.14+3.14 V； 電流值放大倍率 ×10-5 ；365nm405nm436nm546nm577nm電壓U（V）電流I（×10-11）電壓U（V）電流I（×10-11）電壓U（V）電流I（×10-11）電壓U（V）電流I（×10-11）電壓U（V）電流I（×10-11）-3.14-3-1.98-1-1.791-1.688-1.6412-1.5519-1.4580-1.23

3、158-1.091603.14160數(shù)據(jù)處理：（兩種方法選一種）：（1） 利用坐標紙：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用坐標紙上畫出每個頻率下的伏安特性曲線，并找出相應(yīng)的截止電壓、作出截止電壓頻率圖，找出斜率，再根據(jù)公式h=eK 求出普朗克常數(shù)。（2） 利用電腦：將實驗數(shù)據(jù)打入在Excel表格中，點擊“圖表向?qū)А弊鞒雒總€頻率下的伏安特性曲線圖形，確定截止電壓；再利用截止電壓頻率數(shù)據(jù)作出截止電壓頻率圖，鼠標指向圖線，按鼠標“右鍵”，點擊“添加趨勢線”，在“類型”中選則“線性（L）”，在“選項”中選“顯示公式（E）”，在顯示圖形上，可直接確定斜率的大小，根據(jù)公式h=eK 求出普朗克常數(shù)。（3） 不確定度的處理方法

4、在Excel中選：4個空格fx統(tǒng)計Linest(雙擊) 分別在表格最上的1、2兩行中，填入原始數(shù)據(jù)；在3、4兩行中，分別填入true、true(Cerl+Shift+Enter),則第二行第一個數(shù)據(jù)即為線性擬合不確定度.-0.4378131291.8503786720.0305078880.205495205如： 光闌孔直徑=10.00mm；距離： L=27.13cm 做出U-I特性曲線，確定截止電壓US：波長：365nm，橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-2.08V U波長：405nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-1.30V

5、波長：436nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-1.17V波長：546nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-0.78V波長：577nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-0.45V再做出截止電壓UCv圖線，確定斜率K遏止電壓（取正值）波長表格波長（nm)365405436546577頻率（x1014HZ）8.227.416.885.495.20截止電壓(v)-2.08-1.30-1.17-0.78-0.45US截止電壓（縱坐標，單位：V）頻率（橫坐標，單位：x1014HZ）：實驗所需公式公認值: h

6、0=6.63×1034(J·S) 找出斜率，再根據(jù)公式h=eK 求出普朗克常數(shù)h。 其中：K在圖上直接找出計算：圖中看出斜率K為： 0.4378 x10-14； K為：0.030507888= eK= 1.6×10-19×0.030507888×10- 14(J·S ) =0. 33×10- 34(J·S ) 計算得： h=eK=1.6×10-19×0.4378×10-14=7.01×10- 34(J·S ) 5、結(jié)果討論和誤差分析：（本次實驗項目的重點）(僅供格式

7、上的參考)。（1） 算出百分差，一般控制在8%以內(nèi)。算出不確定度：（2） 誤差分析：（請同學(xué)們根據(jù)自己實驗實際情況具體分析，以下僅供參考）一 定性分析：舉例：<1>截止電壓的取值是影響測量結(jié)果的主要原因；<2>電流的原因：由于有暗電流、本底電流、反向電流的干擾，實際的截止電壓應(yīng)在電流為零時的反向電壓與電流達到反向飽和拐點處對應(yīng)的反向電壓之間，不易準確找到，一般以前者或后者來近似代替，故會產(chǎn)生較大的誤差。反向電流是由于在制造過程中光陰極物質(zhì)濺射到陽極上，當光照射時，其行為與光陰極相似，致使在截止電壓下獲得一個反向電流，隨著反向電壓的增加，反向電流趨于飽和，這是因為在測量反

8、向截止電壓時，陰極是高電位，陽極是低電位，陽極是的陰極材料光電子在光電效應(yīng)中的加速電場中所產(chǎn)生的反向電流就是在加上反向電壓后總有0.2-0.4µ，（隨頻率的不同而異）的光電流的原因，實驗得知隨著反向電壓增加到一定的值時（3.00V左右），這一電流就不在增加，所有陽極光電子都到了陰極。<3>電壓的原因：由于電流原因，導(dǎo)致本實驗截止電壓偏大，值偏大。二 定量分析： （1）改變距離為 L=20.00cm，其它不變時，(要求具體處理計算過程)測得： h20.00=eK=1.6×10-19×0.4366×10-14=6.99×10 - 34

9、(J·S) 與 h27.13=eK=1.6×10-19×0.4378×10-14=7.01×10 34 (J·S)比較 h值相差較小，故得出結(jié)論 說明：光強的改變對普朗克常數(shù)的測定沒有影響。 （2）改變光瀾孔直徑，其它不變時，h是否會發(fā)生變化？ （3）實驗中減少雜光的干擾時， h是否會發(fā)生變化？6 儀器操作提示按儀器蓋上的實驗步驟及參數(shù)進行操作7實驗報告注意（1） 實驗參考內(nèi)容：浙江海洋學(xué)院主頁機構(gòu)設(shè)置公共實驗中心物理實驗教學(xué)中心“教學(xué)輔導(dǎo)/實驗預(yù)習”及教材中的提綱（416室內(nèi)門上或4樓左側(cè)櫥窗內(nèi)）；（2） 圖形：最好利用Excel，六幅圖打印在一張B5紙，粘在報告內(nèi)；也可利用坐標紙手工畫圖；（3） Excel制圖操作步驟：在預(yù)習提綱內(nèi)；（4） 求出普朗