光電效應(yīng)法測普朗克常量h

PAGE58.2.1光電效應(yīng)法測普朗克常量h（本文內(nèi)容選自高等教育出版社《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》）1905年，年僅26歲的愛因斯坦（A.Einstein）提出光量子假說，發(fā)表了在物理學(xué)發(fā)展史上具有里程碑意義的光電效應(yīng)理論，10年后被具有非凡才能的物理學(xué)家密立根（RobertMillikan）用光輝的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。兩位物理大師之間微妙的默契配合推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，他們都因光電效應(yīng)等方面的杰出貢獻(xiàn)分別于1921年和1923年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)及其光量子理論的解釋在量子理論的確立與發(fā)展上，在揭示光的波粒二象性等方面都具有劃時(shí)代的深遠(yuǎn)意義。利用光電效應(yīng)制成的光電器件在科學(xué)技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，并且至今還在不斷開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。本實(shí)驗(yàn)的目的是了解光電效應(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(shí)驗(yàn)原理當(dāng)光照在物體上時(shí)，光的能量僅部分地以熱的形式被物體吸收，而另一部分則轉(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。在光電效應(yīng)中，光顯示出它的粒子性質(zhì)，所以這種現(xiàn)象對(duì)認(rèn)識(shí)光的本性，具有極其重要的意義。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理如圖8.2.1-1所示。其中S為真空光電管，K為陰極，A為陽極。當(dāng)無光照射陰極時(shí)，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計(jì)G中無電流流過，當(dāng)用一波長比較短的單色光照射到陰極K上時(shí)，形成光電流，光電流隨加速電位差U變化的伏安特性曲線如圖8.2.1-2所示。光電流與入射光強(qiáng)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(dá)到飽和值和值IH，飽和電流與光強(qiáng)成正比，而與入射光的頻率無關(guān)。當(dāng)U=UA-UK變成負(fù)值時(shí)，光電流迅速減小。實(shí)驗(yàn)指出，有一個(gè)遏止電位差Ua存在，當(dāng)電位差達(dá)到這個(gè)值時(shí)，光電流為零。線在反向電流進(jìn)入飽和段后有著明顯的拐點(diǎn)，如圖8.2.1-3所示，此拐點(diǎn)的電位差即為遏止電位差。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律，并用光電效應(yīng)法測量普朗克常量。在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四種單色光下分別測出光電管的伏安特性曲線，并根據(jù)此曲線確定遏止電位差值，計(jì)算普朗克常量h。本實(shí)驗(yàn)所用儀器有：光電管、單色儀（或?yàn)V波片）、水銀燈、檢流計(jì)（或微電流計(jì)）、直流電源、直流電壓計(jì)等，接線電路如圖8.2.1-4所示。實(shí)驗(yàn)中光電流比較微弱，其值與光電管類型，單色光強(qiáng)弱等因素有關(guān)，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用合適的測量儀器。例如，選用GD-4、GD-5或1977型光電管，選用的檢流計(jì)的分度值應(yīng)在A/分度左右。如果要測量更微弱的電流可用微電流計(jì)，可測量A的電流。由于光電管的內(nèi)阻很高，光電流如此之微弱，因此測量中要注意抗外界電磁干擾。并避免光直接照射陽極和防止雜散光干擾。作的關(guān)系曲線，用一元線形回歸法計(jì)算光電管陰極材料的紅限頻率、逸出功及h值，并與公認(rèn)值比較。選做測量光電管在正壓下的伏安特性曲線。測量光電管的光電特性曲線，即飽和光電流與照射光強(qiáng)度的關(guān)系。自行設(shè)計(jì)方案測量光電管陰極光電流在加速電壓下的伏安特性曲線，改變光源與光電管的距離d，光強(qiáng)正比于，