普朗克常數(shù)測(cè)定儀的應(yīng)用預(yù)習(xí)提綱

1、普朗克常數(shù)測(cè)定儀的應(yīng)用預(yù)習(xí)提綱 1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)：（1） 用光電效應(yīng)儀測(cè)普朗克常數(shù)； （必做）（2） 光強(qiáng)對(duì)普朗克常數(shù)測(cè)定影響的研究； （選做）2、實(shí)驗(yàn)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(qiáng)變化嗎？（4） 光電流的大小隨光強(qiáng)變化嗎？（5） 如何從光電管的U-I特性圖上利用“拐點(diǎn)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(kāi)啟直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束、數(shù)據(jù)簽字后才能關(guān)閉；（2） 操作時(shí)，室內(nèi)人員勿講話和走動(dòng)，以免影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；（3） 儀器不用時(shí)，將鏡頭蓋蓋上，關(guān)掉電源開(kāi)關(guān)（不用拔掉電源）；4、數(shù)據(jù)處

2、理表格設(shè)計(jì)：表格設(shè)計(jì)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(biāo)紙：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用坐標(biāo)紙上畫(huà)出每個(gè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)打入在Excel表格中，點(diǎn)擊“圖表向?qū)А弊鞒雒總€(gè)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(biāo)指向圖線，按鼠標(biāo)“右鍵”，點(diǎn)擊“添加趨勢(shì)線”，在“類型”中選則“線性（L）”，在“選項(xiàng)”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(gè)空格fx統(tǒng)計(jì)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(gè)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(zhǎng)：365nm，橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)US=-2.08V U波長(zhǎng)：405nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)US=-1.30V

5、波長(zhǎng)：436nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)US=-1.17V波長(zhǎng)：546nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)US=-0.78V波長(zhǎng)：577nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)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(zhǎng)表格波長(zhǎng)（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(biāo)，單位：V）頻率（橫坐標(biāo)，單位：x1014HZ）：實(shí)驗(yàn)所需公式公認(rèn)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(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)）(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(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)實(shí)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(cè)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(shí)際的截止電壓應(yīng)在電流為零時(shí)的反向電壓與電流達(dá)到反向飽和拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的反向電壓之間，不易準(zhǔn)確找到，一般以前者或后者來(lái)近似代替，故會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。反向電流是由于在制造過(guò)程中光陰極物質(zhì)濺射到陽(yáng)極上，當(dāng)光照射時(shí)，其行為與光陰極相似，致使在截止電壓下獲得一個(gè)反向電流，隨著反向電壓的增加，反向電流趨于飽和，這是因?yàn)樵跍y(cè)量反

8、向截止電壓時(shí)，陰極是高電位，陽(yáng)極是低電位，陽(yáng)極是的陰極材料光電子在光電效應(yīng)中的加速電場(chǎng)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(shí)驗(yàn)得知隨著反向電壓增加到一定的值時(shí)（3.00V左右），這一電流就不在增加，所有陽(yáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)，(要求具體處理計(jì)算過(guò)程)測(cè)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(shuō)明：光強(qiáng)的改變對(duì)普朗克常數(shù)的測(cè)定沒(méi)有影響。 （2）改變光瀾孔直徑，其它不變時(shí)，h是否會(huì)發(fā)生變化？ （3）實(shí)驗(yàn)中減少雜光的干擾時(shí)， h是否會(huì)發(fā)生變化？6 儀器操作提示按儀器蓋上的實(shí)驗(yàn)步驟及參數(shù)進(jìn)行操作7實(shí)驗(yàn)報(bào)告注意（1） 實(shí)驗(yàn)參考內(nèi)容：浙江海洋學(xué)院主頁(yè)機(jī)構(gòu)設(shè)置公共實(shí)驗(yàn)中心物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心“教學(xué)輔導(dǎo)/實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”及教材中的提綱（416室內(nèi)門(mén)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(bào)告內(nèi)；也可利用坐標(biāo)紙手工畫(huà)圖；（3） Excel制圖操作步驟：在預(yù)習(xí)提綱內(nèi)；（4） 求出普朗