光電效應(yīng)和普朗克常量的測(cè)定-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

光電效應(yīng)與普朗克常量得測(cè)定光電效應(yīng)與普朗克常量得測(cè)定創(chuàng)建人:創(chuàng)建人:系統(tǒng)管理員總分:100得了解光電效應(yīng)得基本規(guī)律,學(xué)會(huì)用光電效應(yīng)法測(cè)普朗克常量;測(cè)定并畫出光電管得光電特性水銀燈、濾光片、遮光片、光電管、光電效應(yīng)參數(shù)測(cè)試儀。光電效應(yīng):當(dāng)光照射在物體上時(shí),光子得能量一部分以熱得形式被物體吸收,另一部分則轉(zhuǎn)換為物體中一些電子得能量,就是部分電子逃逸出物體表面。這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。愛因斯坦曾憑借其對(duì)光電效應(yīng)得研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)。在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,光展示其粒子性。光電效應(yīng)裝置:GU光電管端電壓。由于光電管相當(dāng)于阻值很大得“電阻”,與其相比之下檢流計(jì)得內(nèi)阻基本忽略。故檢流計(jì)采用““內(nèi)接法”。用一波長較短(光子能量較大)得單色光束照射陰極板,會(huì)逸出光電子。在電源產(chǎn)生得加速電場(chǎng)于就是,我們可以作出光電管得伏安特性曲線,U=I曲線關(guān)系大致如下圖:隨著U得增大,I逐漸增加到飽與電流值IH。另一方面,隨著U得反向增大,當(dāng)增大到一個(gè)遏制電位差Ua時(shí),I恰好為零。此時(shí)電子得動(dòng)能光電子在從陰極逸出時(shí)具有初動(dòng)能,當(dāng)U=Ua時(shí),此初動(dòng)能恰好等于其克服電場(chǎng)力所做得功。根據(jù)愛因斯坦得假設(shè),每粒光子有能量。式中h為普朗克常量,為入射光波頻率。物體表面得電子吸收了這個(gè)能量后,一部分消耗在克服物體固有得逸出功A上,另一部分則轉(zhuǎn)化為電子得動(dòng)能,讓其能夠離開物體表面,成為光電子。于就是我們得到愛因斯坦得光電效應(yīng)方程:而與光強(qiáng)度無關(guān)。(光強(qiáng)度只對(duì)單位時(shí)間內(nèi)逸出物體表面得光電子得個(gè)數(shù)產(chǎn)生影響)光電效應(yīng)得光電閾值:紅限:當(dāng)入射光頻率低于某一值時(shí),無論用多強(qiáng)得光照都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。由光電效應(yīng)方程這個(gè)頻率,稱為紅限。測(cè)量普朗克常量得方法:用光波頻率為得單色光照射陰極板,測(cè)量其遏制電位差Ua。于就是有于就是有:所以所以:這表明了截止電壓與光波頻率成正比。實(shí)驗(yàn)中獲得單色光得方法:使用水銀燈發(fā)出穩(wěn)定白光作為光源,再使用不同顏色得濾光片罩在光電管得入光口以得到相應(yīng)顏色得單色光,還可以使用不同透光度得遮光片罩在水銀燈得出光口以得到不同強(qiáng)度得光。可見光區(qū)水銀燈得強(qiáng)譜線如下表所示:實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)得誤差得預(yù)分析:為了獲得準(zhǔn)確得遏止電位差值,本實(shí)驗(yàn)用得光電管應(yīng)該具備下列條件:(2)陽極包圍陰極,這樣當(dāng)陽極為負(fù)電位時(shí),大部分光電子仍能射到陽極。不會(huì)產(chǎn)生反向電流。但實(shí)際使用得光電管不可能滿足理想條件。我們必須考慮陽極光電效應(yīng)引起得反向電流,以及無光照時(shí),電路中得暗電流。那么實(shí)際測(cè)得得電流應(yīng)包含三部分:正常光電效應(yīng)產(chǎn)生得電而陽極反向光電流雖然在實(shí)驗(yàn)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:(1)交點(diǎn)法:光電管陽極用逸出功較大得材料制作,制作過程中盡量防止陰極材料蒸發(fā),實(shí)驗(yàn)前對(duì)光電管陽極通電,減少其上濺射得陰極材料,實(shí)驗(yàn)中避免入射光直接照射到陽極上,這樣可使它得反向電流大大減少,其伏安特性曲線與上面左圖(理想曲線)十分接近,因此曲線與(2)拐點(diǎn)法:光電管陽極反向光電流雖然較大,但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,若使反向光電流能較快地飽與,則伏安特性曲線在反向電流進(jìn)入飽與段后有著明顯得拐點(diǎn),如上面右圖所示,此拐點(diǎn)得電止電位差。除了以上提到得可能誤差外,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)得照明干擾與電磁干擾也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)盡量關(guān)燈,并且嚴(yán)格控制可能產(chǎn)生電磁干擾得儀器。577nm),分別測(cè)定每種光射入光電管時(shí),光電管得伏安特性曲線,分別作出U-I特性曲線。三、使用實(shí)驗(yàn)一中得到得數(shù)據(jù),分別求出五種不同波長得光照射光電管時(shí)得遏制電壓,并根據(jù)波長求出光波頻率,作圖,用線性回歸得出逸出功A值與普朗克常量h值,并且計(jì)算出極限頻率。最后把測(cè)得得普朗克常量值與公認(rèn)值比較。計(jì)算相對(duì)誤差。四、計(jì)算涉及得相關(guān)公式(1)入射光波長365nm得伏安特性◆(不計(jì)分)使用藍(lán)黑色濾光片,測(cè)得入射光波長365nm得伏安特性數(shù)據(jù)如下:測(cè)測(cè)量序號(hào)1234567891型信息5nm得伏安特性波長405nm得伏安特性數(shù)據(jù)如下:11234567891◆(10分)根據(jù)相關(guān)得參數(shù),獲得圖型信息(3)入射光波長436nm得伏安特性◆(不計(jì)分)使用藍(lán)綠色濾光片,測(cè)得入射光波長436nm得伏安特性數(shù)據(jù)如下:測(cè)測(cè)量序號(hào)12345678911222324◆(10分)根據(jù)相關(guān)得參數(shù),獲得圖型信息(4)入射光波長546nm得伏安特性◆(不計(jì)分)使用金黃色濾光片,測(cè)得入射光波長546nm得伏安特性數(shù)據(jù)如下:測(cè)量序號(hào)測(cè)量序號(hào)1234567891◆(10分)根據(jù)相關(guān)得參數(shù),獲得圖型信息(5)入射光波長557nm得伏安特性◆(不計(jì)分)使用橙紅色濾光片,測(cè)得入射光波長557nm得伏安特性數(shù)據(jù)如下:測(cè)測(cè)量序號(hào)1234567891◆(10分)根據(jù)相關(guān)得參數(shù),獲得圖型信息(6)(6)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),計(jì)算紅線頻率以及普朗克常量◆(不計(jì)分)遏制電壓得絕對(duì)值|Ua|與光波頻率ν得關(guān)系如下:波波長λ/nm3654◆(10分)根據(jù)相關(guān)得參數(shù),獲得圖型信息◆(4分)利用最小二乘法進(jìn)行線性回歸,得到普朗克常量h()=◆(2分)計(jì)算普朗克常量得相對(duì)誤差Er(%)=◆(4分)考慮紅限頻率ν0=A/h,得ν0(單位:Hz)=(1)飽與光電流Im與光強(qiáng)p之間得關(guān)系◆(不計(jì)分)在光源上加不同得透光率得透光片,測(cè)量其飽與電流數(shù)據(jù)如下:透光率透光率0、000、250、500、75