光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告腔f盞L立缶班去L "給才04 iffi尹夕孫 亡昭以白亡上金皿占臨4&雖*皿處3容包含：實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)使用儀器與材料 ' 實(shí)驗(yàn)步驟 ' 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析“實(shí)驗(yàn)心得【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹縇通過實(shí)臉加深對光的量子性的認(rèn)識：2 用最高頻濾波片測量光電管的伏安特性曲線：3通過光電管的弱電潦特性劉出不同頻率下的遏止電壓三種方法任選其一，求出普朗克常量；【實(shí)驗(yàn)使用儀器與材料】高壓汞燈*干預(yù)減光片 '光闌»光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀【實(shí)驗(yàn)步驟】L測試前準(zhǔn)備仔細(xì)閱讀光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與操作說明書。將實(shí)驗(yàn)儀與汞燈電源接通汞燈與光電管

2、暗箱遮光蓋蓋上,預(yù)熱20分鐘<>調(diào)整光電管與汞燈距離為約40cm并保持不變°藍(lán)一藍(lán)。2. 測光電管伏安特性曲線將“電流量程"選擇開關(guān)置于所選檔位-2V-30V測伏安特性時(shí)處于 10-10A檔， 進(jìn)展 測試前調(diào)零。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀在開機(jī)或改變電流量程后，都會自動(dòng)進(jìn)入調(diào)零狀態(tài)。調(diào)零時(shí)應(yīng)將上下杠暗箱電流輸出端 K與實(shí)驗(yàn)儀微電流輸入端斷開，族轉(zhuǎn)“調(diào)零 "旋鈕 使電流指示為000.0 -調(diào)節(jié)好后，用專用電纜將電流輸入連接起來，系統(tǒng)進(jìn)入測試狀態(tài)。將“伏安特性測試/遏止電壓測試"狀態(tài)鍵切換到伏安特性測試檔位。將直徑4mm的光闌與0.365nm濾色片裝在光電管

3、暗箱光輸入口上？測伏安特性曲線時(shí)，電壓調(diào)節(jié)的圍為-2? 30V，步長自定。記錄所測UAK與I的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出上述給定波長的伏安特性曲線。3. 測量遏止電壓，求得朗克常量h測量遏止電壓時(shí)，“電流量程 "開關(guān)應(yīng)處于10-12A檔?將直徑4伽】的光闌與365. Onm的濾 色片裝在光電管暗箱光輸入口上 ，翻開汞燈遮光蓋。此時(shí)電壓表顯示 UAK的值， 單位為伏； 電流表顯示與 UAK對應(yīng)的電流值I，單位為所選擇的“電流量程 "。零電流法：在測量各譜線的遏止電壓0U時(shí)，可采用零電流法，即直接將各譜線照射下測得的電流為零時(shí)對應(yīng)的電壓 UAK的絕對值作為遏止電壓 0U。此法的前提是

4、陽極 反向電流、暗電 流和本底電流都很小 調(diào)零電流法測得的遏止電壓與真實(shí)值相差較小。且各譜線的遏止電壓都相差A(yù)U對0U? v曲線的斜率無大的影響，因此對 h的測量 不會產(chǎn)生大的影響。從低-尋找電流為零時(shí)對應(yīng)的U，以其絕2V到高調(diào)節(jié)電壓絕對值減小，觀察電流值的變化，對值作為該波長對應(yīng)的U的值【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等】表1-1 :不同頻率下的遏止電壓表A mu)365404.7435.8546.1577V 10 “1& 2197.4136. 8845. 4935.199|Ua|(v)1.7271.3571.1290. 5440.418表1-2：入=365 (run時(shí)不同電壓下

5、對應(yīng)的電流值U/(v)-1.927-1.827-1.727-1.627-1.527-1.427-1.327I/(10Fl)A-0.4-0.200.93.9& 214U/(v)-1.227-1.127-1.027-0. 927-0. 827-0.727-0.718I/(10Tl)A24.23&152668097.2100表1-3 :入=404.7 : nin時(shí)不同電壓下對應(yīng)的電流值U/(v)-1.477-1.417-1.357-1.297-1237-1.177-1.117I/(10Tl)A-1-0.401.84.11016.2U/(v)-1.057-0.997-0. 937-0.

6、 877-0.817-0. 757-0. 737I/(10Tl)A24.236.249.863.98093.9100表1-4 :入=435. 8 : nin時(shí)不同電壓下對應(yīng)的電流值U/(v)11.229-1.179-1.129-1.079-1.029-0.979-0. 929I/(1OT1)A-1.8-0.4024.210.217.9U/(v)-0. 879-0. 829-0. 779-0. 729-0.679-0.629-0. 575I/(1OT1)A24.836475971.683.8100表1-5 -入=546.1 (nm)時(shí)不同電壓下對應(yīng)的電流值U/(v)-0. 604-0.574-0

7、.544-0.54-0.484-0.454-0. 424i/(i(r-ll) A-4-203.81016.224U/(v)-0. 394-0.364-0. 334-0. 304-0. 274-0.244-0. 242i/(i(r-II) A344656.27284.29& 2100表1-6 : A =577 (nm時(shí)不同電壓下對應(yīng)的電流值U/(v)-0.478-0.448-0.418-0. 388-0.358-0.328-0. 298i/(i(r-II) A-31-1.802610.216.1U/(v)-0. 268-0.238-0. 208-0.178-0.1480.118-0. 0

8、88I/(10A-ll)A22.131.839.849586& 279.8U/(v)-0. 058-0. 04I/(10A-ll)A90.1100原始記錄:波長nm電壓V電流105頻率(10hHz)第一組365-1.7940& 214第二組405-1.47807. 408第三組435-1.27306. 879第四組546-0. 62005.49數(shù)據(jù)處理：將數(shù)據(jù)代入公式得：第一、第二組：hl 6.23*l()3j*s第二、第三組:h26.23*10T*s第三、第四組：h戶6.15*10創(chuàng)J*s第一、第四組：h戶6.18*10創(chuàng)J*shA6.20*1034J*s絕對誤差：6. 20

9、*10AJ*s-6. 626*10 34J*s=-0.426*10 MJ*s相對誤差：6. 20*10_$4J*s-6. 626*10 34J*s /6. 626*10 MJ*s=-0. 064遏止電壓與頻率的關(guān)系-3-V/(10八14) Hz實(shí)驗(yàn)測得的電流特性曲線十入=365mc404.7nm 亠入二43d? 8nm *入36. lnm 亠拐點(diǎn)與頻率的關(guān)系:波長Vnm577546.1435.8404.7365頻率f*10"145. 205.496. 887.41& 22U(v)-0. 268-0.514-0.929-1.057-1.427計(jì)算：K=(-l.427+0. 26

10、8) /& 22-5. 2 * 1044=3. 8*10A-15 h=ek=l. 6*10 IS*3. 8*10=15 =6.14*10-346. 6-6.4*10 題/6? 6*10 叫 100%=3%【實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析】在誤差允許圍V 5%.本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用不同的方法都測出了普朗克常數(shù)，但都有一定的實(shí)驗(yàn)誤差，據(jù)分析誤差產(chǎn)生原因是：1. 暗電流的影響，暗電流是光電管沒有受到光照射時(shí)，也會產(chǎn)生電流，它是由于熱電子發(fā)射、和光電管管殼漏電等原因造成；3.本底電流的影響，本底電流是由于室的各種漫反射光線射入光電管所致，它們均使光電流不可能降為零且隨電壓的變化而變化3.理論本身就有一定的誤差，例如，

11、 1963年Ready等人用激光作光電發(fā)射實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了與愛因斯坦方程偏離的奇異光電發(fā)射。1968年Teich和Wolga用GaAs激光器 發(fā)射的hn=1.48eV的光子照射逸出功為 A=2. 3eV的鈉金屬時(shí)，發(fā)現(xiàn)光電流與光強(qiáng)的平方成正比。按愛因斯坦方程，光子的頻率處于鈉的閥頻率以下，不會有光電子發(fā)射，然而新現(xiàn)象卻發(fā)生了，不但有光電子發(fā)射，而且光電流不是與光強(qiáng)成正比，而是與光強(qiáng)的平方成正比。于是，人們設(shè)想光子間進(jìn)展了“合作"，兩個(gè)光子同時(shí)被電子吸收得以躍過外表能壘，稱為雙光子光電發(fā)射。后來，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)說明，可以三個(gè)、多個(gè)、甚至40個(gè)光子同時(shí)被電子吸收而發(fā)射光電子，稱為多光子光電發(fā)

12、射。人們推斷，n光子的光電發(fā)射過程的光電流似乎應(yīng)與光強(qiáng)的n次方成正比。4.入射光的強(qiáng)度對光電流的大小有影響當(dāng)某一光的頻率確定后，如果可以使得陰極板發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)光強(qiáng)度增加時(shí)，也即單位時(shí)間的光量子個(gè)數(shù)增加，于是就有單位時(shí)間被激發(fā)出的電子個(gè)數(shù)會增加，于是光電流就會增大。當(dāng)某一光的頻率缺乏以使得陰極板發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光強(qiáng)的增減對光電流無影響，因?yàn)橹潦贾两K 都不會有光電流。的伏安特是通過自己實(shí)驗(yàn)求方面是，此，在非測量時(shí)，證了愛因【實(shí)驗(yàn)心得】 通過這次的實(shí)驗(yàn)加深了對光的量子性的認(rèn)識；學(xué)會使用用最高頻濾波片，測量光電管 性曲線；通過光電管的弱電流特性，測出不同頻率下的遏止電壓，最重要的 出了普朗克常量；實(shí)驗(yàn)思考題：1. 光電管為什么要裝在暗盒中 ？答：光電