光電效應(yīng)測普朗克常量實驗報告(附實驗數(shù)據(jù)及分析)

1、實驗題目：光電效應(yīng)測普朗克常量 實驗?zāi)康模毫私夤怆娦?yīng)的基本規(guī)律。并用光電效應(yīng)方法測量普朗克常量和測定光電管的光電特性曲線。實驗原理：當光照在物體上時，光的能量僅部分地以熱的形式被物體吸收，而另一部分 貝轉(zhuǎn)換為物體中某些電子的能量，使電子逸出物體表面，這種現(xiàn)象稱為光電 效應(yīng)，逸出的電子稱為光電子。光電效應(yīng)實驗原理如圖1所示。光電流與入射光強度的關(guān)系光電流隨加速電位差U的增加而增加，加速電位差增加到一定量值后， 光電流達到飽和值和值IH,飽和電流與光強成正比，而與入射光的頻率無關(guān)。 當缶UA-UK變成負值時，光電流迅速減小。實驗指出，有一個遏止電位差Ua 存在，當電位差達到這個值時，光電流為零。

2、光電子的初動能與入射頻率之間的關(guān)系光電子從陰極逸出時，具有初動能，在減速電壓下，光電子逆著電場力方向由K極向A極運動。當U=U時，光電子不再能達到A極，光電流為零。所以電子的初動能等于它克服電場力作用的功。即 a12 mv 2 = eu(1 )每一光子的能量為 = hv，光電子吸收了光子的能量hv之后，一部分消耗于克服電子的逸出功A，1另一部分轉(zhuǎn)換為電子動能。由能量守恒定律可知: hv = mv 2 + A(2)由此可見，光電子的初動能與入射光頻率v呈線性關(guān)系，而與入射光的強度無關(guān)。光電效應(yīng)有光電存在實驗指出，當光的頻率v V v0時，不論用多強的光照射到物質(zhì)都不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，根據(jù)式(2)，

3、v = A，Vn稱為紅限。o h 0由式(1)和(2)可得：hv = eUo| + A，當用不同頻率(vi，v2，v3，vn)的單色光分別做光源時，就有:加廣e|U+ A hv2 = eU J + A ,hv. = e|U| + Ae(U - U )任意聯(lián)立其中兩個方程就可得到h = 一i（3）由此若測定了兩個不同頻率的單色光所對應(yīng)的遏止電位差即可算出普朗克常量h,也可由v-U直 線的斜率求出h。因此，用光電效應(yīng)方法測量普朗克常量的關(guān)鍵在于獲得單色光、測得光電管的伏安特性曲線和確 定遏止電位差值。實驗中，單色光可由水銀燈光源經(jīng)過單色儀選擇譜線產(chǎn)生。為了獲得準確的遏止電位差值，本實驗用的光電管應(yīng)

4、該具備下列條件：（1）對所有可見光譜都比較靈敏。（2）陽極包圍陰極，這樣當陽極為負電位時，大部分光電子仍能射到陽極。（3）陽極沒有光電效應(yīng)，不會產(chǎn)生反向電流。（4）暗電流很小。舊極&林3存在庇舛電醞的卅 熊管隊賓徊性曲較但是實際使用的真空型光電管并不完全滿足以上條件。由于存在陽極光電效應(yīng)所引起的反向電流和暗 電流（即無光照射時的電流），所以測得的電流值，實際上包括上述兩種電流和由陰極光電效應(yīng)所產(chǎn)生的 正向電流三個部分，所以伏安曲線并不與U軸相切。由于暗電流是由陰極的熱電子發(fā)射及光電管管殼漏電 等原因產(chǎn)生，與陰極正向光電流相比，其值很小，且基本上隨電位差。呈線性變化，因此可忽略其對遏止 電位差的

5、影響。陽極反向光電流雖然在實驗中較顯著，但它服從一定規(guī)律。據(jù)此，確定遏止電位差值，可采用以下兩種方法：m： h（1） 交點法實驗步驟:（2）拐點法在光電管入光口裝上365nm濾光片，電壓為-3V，調(diào)整光源和光電管之間的距離，直到光電流為-0.3 ，固定此距離，不需再變動。分別測365nm，405nm,546nm,577nm的V-I特性曲線，從-3V到25V，拐點處測量盡量小。裝上577nm濾色片，在光源窗口分別裝上透光率為25%,50%,75%的遮光片，加20V電壓，測量飽和光 電流Im和照射光強度的關(guān)系，作出Im光強曲線。做UaV關(guān)系曲線，計算紅限頻率和普朗克常數(shù)h,與標準值進行比較。實驗器

6、材：光電管、單色儀（或濾波片）、水銀燈、檢流計（或微電流計）、直流電源、直流電壓計等。實驗桌號：9號實驗數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理：分別測365nm，405nm,436nm,546nm,577nm的V-I特性曲線，從-3V到25V，拐點處測量盡量小。(1)波長=365nmU/V-3-2.5-2-1.5-1.4-1.3-1.25-1.2I/uA-0.3-0.3-0.2-0.1000.10.2U/V-1.15-1.1-1-0.8-0.6-0.4-0.20I/uA0.30.40.61.11.82.63.84.8U/V0.30.611.522.534I/uA6.47.78.910.11111.612.313.3U

7、/V578910131520I/uA13.71414.214.514.71515.115.1U/V25I/uA15.1表1波長為365nm時對應(yīng)的U-IUa=-1.17V(2) 波=405nmU/V-3-2-1.5-0.9-0.7-0.5-0.250I/uA-0.1-0.100.10.51.22.43.8U/V0.511.523567I/uA6.27.68.69.610.311.311.711.9U/V891013152025I/uA1212.112.412.512.612.712.8表2波長為405nm時對應(yīng)的U-IUa=-0.89V(3)波長=436皿U/V-3-2-1.5-1-0.8-0

8、.7-0.6-0.3I/uA-0.1-0.1-0.100.120.41.6U/V00.511.52357.5I/uA3.15.56.87.88.69.610.811.1U/V10121314152025I/uA11.411.611.711.811.81212.1表3波長為436nm時對應(yīng)的U-IUa=-0.72V(4) 波=546nmU/V-3-2-1-0.5-0.4-0.3-0.20I/uA0000.10.30.81.22.1U/V0.512357.51012.5I/uA4.15.36.77.68.59.19.49.5U/V152025I/uA9.59.69.7表4波長為546nm時對應(yīng)的U

9、-IUa=-0.22V (5)波長=577nmU/V-3-1-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10I/uA0000.10.30.50.81U/V0.20.40.611.5235I/uA1.51.822.32.52.62.82.9U/V71012.5152025I/uA333.13.13.13.1表5波長為577nm時對應(yīng)的U-I577nm濾色片，在光源窗口25%,50%,75%的遮光片，加Ua=-0.15V裝上 分別裝上透光率為 20V電壓，測量飽和光電流Im和照射光強度的關(guān)系，作出Im光強曲線。遮光片0%25%50%75%100%I/uA00.91.52.43.1表6遮光片的透光率與和光電流im的關(guān)系做Ua-V關(guān)系曲線，計算紅限頻率和普朗克常數(shù)h,與標準值進行比較。h = ek = 1.6 x IO* x 0.351 x 10-14 = 5.61 x