普朗克實驗報告

PAGEPAGE6實驗試做報告試做者姓名蘆立娟，魯曉東，竺江峰，屠華，夏雪琴，尹會聽，趙仲飚試做日期20試做地點西區(qū)1號樓416實驗室實驗名稱普朗克常數(shù)測定儀的應用實驗要點：儀器的原理圖：2、愛因斯坦光電效應方程：陽極陰極陽極陰極石英窗3、實驗原理：4、實驗公式：只要用實驗方法作出不同頻率下的截止電壓Us與入射光頻率的關(guān)系曲線—(直線)，并求出此直線的斜率k，就可以通過求出普朗克常數(shù)h.5、方法：做圖法（拐點法）。實驗用器材：1、光源2、光電管（1）燈管型號：低壓汞燈(1)陽極:φ25mm（2）譜線范圍：320.3nm～872.0nm（2）陰極：銀-氧-鉀材料（3）可用譜線：365.0nm、404.7nm、 （3）通光窗口：無鉛多硼硅玻璃435.8nm、491.6nm、（4）峰值波長：350nm±1nm546.1nm、577.0nm（5）光譜響應范圍：320nm～700nm（6）最小陰極靈敏度：1μA/1m3、ZD-Ⅱ型介質(zhì)膜干涉濾光片組（1）選用中心波長：365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm（2）性能：除365.0nm以外，其他均為鍍窄帶多層介質(zhì)膜干涉濾光片（3）通光口徑：φ=(5—15)mm4、GD-Ⅲ型光電效應實驗儀（含光電管工作電源）5、測量誤差：測量h值與公認值比較相對誤差不大于8%實驗數(shù)據(jù)記錄及分析：見附件.所用儀器狀況分析：1、部分儀器零點不穩(wěn)定。2、最一位數(shù)據(jù)跳動不穩(wěn)定。；3、儀器基本能滿足學生的實驗要求。實驗難度及效果分析：1、本實驗調(diào)節(jié)難點如下：〈1〉根據(jù)講義及說明書自己動手進行測量?！?〉理解實驗原理及根據(jù)原理進行實際測量的多種方法?！?〉實驗操作不規(guī)范，建議教師詳細講解。2、主要誤差分析較難；3、清楚實驗步驟的先后順序；4、作為提高性實驗，儀器調(diào)節(jié)和實驗規(guī)范操作及合格實驗報告的撰寫難度不大，對實驗原理的理解及根據(jù)公式進行正確的測量，和對結(jié)果進行定量分析難度較大。其它建議：為避免學生誤操作損壞儀器建議：使用多媒體進行原理講解，特別是實驗的注意事項；2、對重、難點及儀器易損壞部分重點強調(diào)；教學領(lǐng)導意見：簽字：年月日附件：數(shù)據(jù)與處理：（GD—Ⅲ南京激光儀器廠光電效應實驗儀）光闌孔直徑Φ=10mm；1、實驗數(shù)據(jù)：距離：L=27.13mm電壓值量程：-3.00—+3.00V；電流值放大倍率×10-11365nm405nm436nm546nm577nmU（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11Α）U（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11Α）-3.14-7-3.14-5-3.14-9-3.14-9-3.14-3-2.61-6-2.83-4-2.35-8-2.04-8-2.92-2-2.32-5-2.09-3-1.94-7-1.02-7-0.99-1-2.08-4-1.67-2-1.56-6-0.73-4-0.600-1.95-2-1.53-1-1.42-5-0.70-2-0.554-1.88-1-1.460-1.27-1-0.690-0.5012-1.820-1.372-1.240-0.663-0.4520-1.791-1.307-1.177-0.648-0.4029-1.688-1.201-1.1021-0.5835-0.3543-1.6412-1.0952-1.0053-0.5456-0.2574-1.5519-0.9593-0.9570-0.45108-0.15115-1.4544-0.90108-0.8988-0.45108-0.05158-1.3886-0.70159-0.80121-0.401450.00158-1.30159-0.46160-0.70158-0.351590.27160-1.091600.42160-0.60159-0.301590.291603.141603.091600.26160-0.041600.351602、作圖（一）U-I分圖(反向接法)波長：365nm，橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-2.08US=-2.08VU波長：405nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-1.30V波長：436nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-1.17V波長：546nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-0.78V波長：577nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-0.45V截止電壓（取正值）——波長表格：波長（nm)365405436546577頻率（x1014HZ）8.227.416.885.495.20截止電壓(v)-2.08-1.30-1.17-0.780.45截止電壓（縱坐標，單位：V）——頻率（橫坐4標，單位：x1014HZ）：UUS3、數(shù)據(jù)處理：（兩種方法選一種）：利用坐標紙：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用坐標紙上畫出每個頻率下的伏安特性曲線，并找出相應的截止電壓、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)。利用電腦：將實驗數(shù)據(jù)打入在Excel表格中，點擊“圖表向?qū)А弊鞒雒總€頻率下的伏安特性曲線圖形，確定截止電壓；再利用遏止電壓——頻率數(shù)據(jù)作出遏止電壓——頻率圖，鼠標指向圖線，按鼠標“右鍵”，點擊“添加趨勢線”，在“類型”中選則“線性（L）”，在“選項”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：在Excel中選：4個空格→fx→統(tǒng)計→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),則第二行第一個數(shù)據(jù)即為線性擬合不確定度。-0.4378131291.8503786720.0305078880.205495205計算：從圖上看出斜率為：0.4378x10-14；=0.030507888×10-34(J·S)=0.031×10-34(J·S)計算得：h=eK=1.6×10-19×0.4378×10-14=7.01×10-34(J·S)公認值:h0=6.63×10－34(J·S)百分差：(最多取兩位)4、誤差分析（僅供參考）：定性分析：舉例：（1）截止電壓的取值是影響測量結(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，實際的截止電壓應在電流為零時的反向電壓與電流達到反向飽和拐點處對應的反向電壓之間，不易準確找到，一般以前者或后者來近似代替，故會產(chǎn)生較大的誤差。反向電流是由于在制造過程中光陰極物質(zhì)濺射到陽極上，當光照射時，其行為與光陰極相似，致使在截止電壓下獲得一個反向電流，隨著反向電壓的增加，反向電流趨于飽和，這是因為在測量反向截止電壓時，陰極是高電位，陽極是低電位，陽極是的陰極材料光電子在光電效應中的加速電場中所產(chǎn)生的反向電流就是在加上反向電壓后總有0.2-0.4μΑ，（隨頻率的不同而異）的光電流的原因，實驗得知隨著反向電壓增加到一定的值時（3.00V左右），這一電流就不在增加，所有陽極光電子都到了陰極。（3）電壓的原因：由于電流原因，導致本實驗截止電壓偏大，ｈ值偏大。定量分析：（1）改變距離為L=20.00mm電壓值量程：-3.00—+3.00V；電流值放大倍率×10-11A；：測得波長（nm）365nm405nm436nm546nm577nmU（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11Α）U（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11?。?-3.11-3-3.11-2-3.11-3-3.11-4-3.11-22-1.94-2-1.42-2-1.51-2-1.16-3-0.62-13-1.85-1-1.34-1-1.22-1-0.73-2-0.2904-1.721-1.230-0.910-0.65-1-0.0115-1.655-1.155-0.726-0.5700.1426-1.4614-1.109-0.5624-0.4150.2597-1.0090-1.0081-0.4877-0.20680.50278-0.90165-0.94162-0.40156-0.111621.011269-0.80165-0.86165-0.34157-0.021631.11127103.111653.111653.111593.111673.14127作圖波長：365nm，橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)US=-US=-1.83VU波長：405nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-1.33V波長：436nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-1.09V波長：546nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-0.57V波長：577nm橫坐標電壓U（v）縱坐標電流I(×10-11A)USUS=-0.46V截止電壓截止電壓（取正值）——波長表格：距離：L=20.00cm；光闌孔直徑Φ=10mm；波長（nm）365405436546577頻率（*1014HZ）8.217.4106.8825.4925.198截止電壓（V）1.831.331.090.570.46截遏止電壓——波長計算得：h20.00=eK=1.6×10-19×0.4366×10-14=6.99×10-34(J·S)理論值：h0=6.626×10-34J.S。