研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告

北京航空航天大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)研究性報(bào)告北航物理實(shí)驗(yàn)研究性報(bào)告

專題:光電效應(yīng)法測普朗克常數(shù)的誤差分析及現(xiàn)象探究第一作者：王凱侖（11041010）第二作者：霍德峰（11041004）所在院系：能源與動(dòng)力工程學(xué)院所在班級(jí)：110411班2013年5月23日目錄摘要 3一、 實(shí)驗(yàn)要求 3二、 歷史背景 3三、 實(shí)驗(yàn)原理 4四、 實(shí)驗(yàn)儀器 6五、 實(shí)驗(yàn)操作 6（1） 測試前準(zhǔn)備 6（2） 測普朗克常數(shù)h： 7（3） 測光電管的伏安特性曲線： 9六、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 101普朗克常數(shù)測定 101）原始數(shù)據(jù) 102）生成圖像 103）數(shù)據(jù)處理 102光電管伏安特性曲線 111） 不同頻率 112） 不同光通量 12七、 實(shí)驗(yàn)誤差 12八、 實(shí)驗(yàn)研究 13九、 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 141、對(duì)本實(shí)驗(yàn)建議 142、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 141）儀器介紹 152）實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象 15①演示極限頻率 15③ 演示截止電壓 15十、 實(shí)驗(yàn)感想 15十一、參考文獻(xiàn) 16摘要本報(bào)告對(duì)光電效應(yīng)法測普朗克常數(shù)進(jìn)行研究。高中時(shí)期光電效應(yīng)把我們帶入了一個(gè)全新而深?yuàn)W的領(lǐng)域——量子學(xué)，大學(xué)物理又對(duì)量子力學(xué)作了更深刻的研究。本學(xué)期做過S04實(shí)驗(yàn)“光電效應(yīng)法測普朗克常數(shù)”，對(duì)其中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生興趣，進(jìn)行探究。根據(jù)平時(shí)寫的物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及查閱各種關(guān)于光電效應(yīng)的資料，進(jìn)行整合；分別運(yùn)用了圖示法和線性回歸法處理數(shù)據(jù)算得普朗克常量，對(duì)比得出了更加準(zhǔn)確的處理方法，并運(yùn)用office軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，有效地控制了直線擬合的人為誤差；最后對(duì)根據(jù)自己實(shí)際操作對(duì)本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和問題，探究本源，對(duì)本實(shí)驗(yàn)提出改進(jìn)方法，抒發(fā)自己的感受。由此完成這篇研究性物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)要求定性分析光電效應(yīng)規(guī)律，通過光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解光的量子性；通過驗(yàn)證愛因斯坦光電效應(yīng)方程的實(shí)驗(yàn)方法，并測定普朗克常數(shù)h；利用線性回歸和作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。歷史背景光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化，也就是光能量轉(zhuǎn)換成電能。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)（Photoelectriceffect）。這一現(xiàn)象是1887年赫茲在實(shí)驗(yàn)研究麥克斯韋電磁理論時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的。1888年，德國物理學(xué)家霍爾瓦克斯（WilhelmHallwachs)證實(shí)是由于在放電間隙內(nèi)出現(xiàn)荷電體的緣故。1899年，J·J·湯姆孫通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)該荷電體與陰極射線一樣是電子流。光電效應(yīng)中的電子模型圖1899—1902年間，勒納德（P·Lenard）對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并命名為光電效應(yīng)。1905年，愛因斯坦在《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》一文中，用光量子理論對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行了全面的解釋。因此獲得1921年諾貝爾物理獎(jiǎng)。1916年，美國科學(xué)家密立根通過精密的定量實(shí)驗(yàn)證明了愛因斯坦的理論解釋，從而也證明了光量子理論。實(shí)驗(yàn)原理光照射到金屬上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)（Photoelectriceffect）。光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和阻擋層光電效應(yīng)，又稱光生伏特效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應(yīng)。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一個(gè)成功的解釋了光電效應(yīng)（金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子）。光波長小于某一臨界值時(shí)方能發(fā)射電子，即極限波長，對(duì)應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強(qiáng)度無關(guān)，這一點(diǎn)無法用光的波動(dòng)性解釋。還有一點(diǎn)與光的波動(dòng)性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時(shí)性，按波動(dòng)性理論，如果入射光較弱，照射的時(shí)間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面。可事實(shí)是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強(qiáng)弱，光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的，不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示。入射光照射到光電管陰極K上，產(chǎn)生的光電子在電場的作用下向陽極A遷移構(gòu)成光電流，改變外加電壓UAK，測量出光電流I的大小，即可得出光電管的伏安特性曲線。光電效應(yīng)的基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)如下：(1)對(duì)應(yīng)于某一頻率,光電效應(yīng)的I-UAK關(guān)系如圖2所示。從圖中可見，對(duì)一定的頻率，有一電壓U0,當(dāng)UAK≦U0時(shí)，電流為零，這個(gè)相對(duì)于陰極的負(fù)值的陽極電壓(2)當(dāng)UAK≧U0后，I迅速增加，然后趨于飽和，飽和光電流IM的大小與入射光的強(qiáng)度P(3)對(duì)于不同頻率的光，其截止電壓的值不同，如圖3所示。(4)截止電壓U0與頻率v的關(guān)系如圖4所示，U0與v成正比。當(dāng)入射光頻率低于某極限值v0（v0(5)光電效應(yīng)是瞬時(shí)效應(yīng)。即使入射光的強(qiáng)度非常微弱，只要頻率大于v0，在開始照射后立即有光電子產(chǎn)生，所經(jīng)過的時(shí)間至多為10-9按照愛因斯坦的光量子理論，光能并不像電磁波理論所想象的那樣，分布在波陣面上，而是集中在被稱之為光子的微粒上，但這種微粒仍然保持著頻率（或波長）的概念，頻率為v的光子具有能量E=hv，h為普朗克常數(shù)。當(dāng)光子照射到金屬表面上時(shí)，一次被金屬中的電子全部吸收，而無需積累能量的時(shí)間。電子把這能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引力，余下的就變?yōu)殡娮与x開金屬表面后的動(dòng)能，按照能量守恒原理，愛因斯坦提出了著名的光電效應(yīng)方程：hv=12mv式中，A為金屬的逸出功，12m由該式可見，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能越大，所以即使陽極電位比陰極電位低時(shí)也會(huì)有電子落入陽極形成光電流，直至陽極電位低于截止電壓，光電流才為零，此時(shí)有關(guān)系：eU0=陽極電位高于截止電壓后，隨著陽極電位的升高，陽極對(duì)陰極發(fā)射的電子的收集作用越強(qiáng)，光電流隨之上升；當(dāng)陽極電壓高到一定程度，已把陰極發(fā)射的光電子幾乎全收集到陽極，再增加UAK時(shí)I不再變化，光電流出現(xiàn)飽和，飽和光電流IM光子的能量hv0<A時(shí)，電子不能脫離金屬，因而沒有光電流產(chǎn)生。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率（截止頻率）是v將(2)式代入(1)式可得：eU0=hv-A此式表明截止電壓U0是頻率v的線性函數(shù)，直線斜率k=h/e，只要用實(shí)驗(yàn)方法得出不同的頻率對(duì)應(yīng)的截止電壓，求出直線斜率，就可算出普朗克常數(shù)h。愛因斯坦的光量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)儀器光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀ZKY-GD-4由光電檢測裝置和實(shí)驗(yàn)儀主機(jī)兩部分組成。光電檢測裝置包括：光電管暗盒，高壓汞燈燈箱，高壓汞燈電源和實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)主機(jī)為GD-4型光電效應(yīng)（普朗克常數(shù)）實(shí)驗(yàn)儀，該實(shí)驗(yàn)儀是由微電流放大器和掃描電壓源發(fā)生器兩部分組成的整體儀器。儀器結(jié)構(gòu)如圖5所示。實(shí)驗(yàn)儀有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示采集曲線（連接普通示波器，可同時(shí)顯示5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)的曲線），及采集完成后查詢數(shù)據(jù)的功能。實(shí)驗(yàn)操作測試前準(zhǔn)備將實(shí)驗(yàn)儀及汞燈電源接通（汞燈及光電管暗盒遮光蓋蓋上），預(yù)熱20分鐘。調(diào)整光電管與汞燈距離為約40cm并保持不變。用專用連接線將光電管暗箱電壓輸入端與實(shí)驗(yàn)儀電壓輸出端（后面板上）連接起來（紅—紅，藍(lán)—藍(lán)）。務(wù)必反復(fù)檢查,切勿連錯(cuò)?。ū緦?shí)驗(yàn)已連接好，請(qǐng)不要更改）將“電流量程”選擇開關(guān)置于所選檔位，進(jìn)行測試前調(diào)零。調(diào)零時(shí)應(yīng)將光電管暗盒電流輸出端K與實(shí)驗(yàn)儀微電流輸入端（后面板上）斷開，且必須斷開連線的實(shí)驗(yàn)儀一端。旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”旋鈕使電流指示為000.0。調(diào)節(jié)好后，用高頻匹配電纜將電流輸入連接起來，按“調(diào)零確認(rèn)/系統(tǒng)清零”鍵，系統(tǒng)進(jìn)入測試狀態(tài)。若要?jiǎng)討B(tài)顯示采集曲線，需將實(shí)驗(yàn)儀的“信號(hào)輸出”端口接至示波器的“Y”輸入端，“同步輸出”端口接至示波器的“外觸發(fā)”輸入端。示波器“觸發(fā)源”開關(guān)撥至“外”，“Y衰減”旋鈕撥至約“1V/格”，“掃描時(shí)間”旋鈕撥至約“20μs/格”。此時(shí)示波器將用輪流掃描的方式顯示5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)的曲線，橫軸代表電壓UAK，縱軸代表電流I。注意：實(shí)驗(yàn)過程中，儀器暫不使用時(shí)，均須將汞燈和光電暗箱用遮光蓋蓋上，使光電暗箱處于完全閉光狀態(tài)。切忌汞燈直接照射光電管。測普朗克常數(shù)h：測量截止電壓時(shí)，“伏安特性測試/截止電壓測試”狀態(tài)鍵應(yīng)為截止電壓測試狀態(tài)，“電流量程”開關(guān)應(yīng)處于10－13A①手動(dòng)測量使“手動(dòng)/自動(dòng)”模式鍵處于手動(dòng)模式。將直徑4mm的光闌及365.0nm的濾色片裝在光電管暗盒光輸入口上，打開汞燈遮光蓋。此時(shí)電壓表顯示UAK的值，單位為伏；電流表顯示與UAK對(duì)應(yīng)的電流值I，單位為所選擇的“電流量程”。用電壓調(diào)節(jié)鍵→、←、↑、↓可調(diào)節(jié)U從低到高調(diào)節(jié)電壓（絕對(duì)值減?。^察電流值的變化，尋找電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的UAK，以其絕對(duì)值作為該波長對(duì)應(yīng)的U0的值，并將數(shù)據(jù)記于表1中。為盡快找到U0的值，調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)從高位到低位，先確定高位的值，再依次換上365.0nm，435.8nm，546.1nm，404.7nm的濾色片，重復(fù)以上測量步驟。注意：1、先安裝光闌及濾光片后打汞燈遮光蓋；2、更換濾光片時(shí)需蓋上汞燈遮光蓋。②自動(dòng)測量按“手動(dòng)/自動(dòng)”模式鍵切換到自動(dòng)模式。此時(shí)電流表左邊的指示燈閃爍，表示系統(tǒng)處于自動(dòng)測量掃描范圍設(shè)置狀態(tài)，用電壓調(diào)節(jié)鍵可設(shè)置掃描起始和終止電壓。（注：顯區(qū)左邊設(shè)置起始電壓，右邊設(shè)置終止電壓）對(duì)各條譜線，建議掃描范圍大致設(shè)置為：波長365nm405nm436nm546nm577nm電壓范圍-1.90～-1.50V-1.60～-1.20V-1.35～-0.95V-0.80～-0.40V-0.65～-0.25V實(shí)驗(yàn)儀設(shè)有5個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)可存儲(chǔ)500組數(shù)據(jù)，由指示燈表示其狀態(tài)。燈亮表示該存儲(chǔ)區(qū)已存有數(shù)據(jù)，燈不亮為空存儲(chǔ)區(qū)，燈閃爍表示系統(tǒng)預(yù)選的或正在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。設(shè)置好掃描起始和終止電壓后，按動(dòng)相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)按鍵，儀器將先清除存儲(chǔ)區(qū)原有數(shù)據(jù)，等待約30秒，然后按4mV的步長自動(dòng)掃描，并顯示、存儲(chǔ)相應(yīng)的電壓、電流值。掃描完成后，儀器自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)查詢狀態(tài)，此時(shí)查詢指示燈亮，顯示區(qū)顯示掃描起始電壓和相應(yīng)的電流值。用電壓調(diào)節(jié)鍵改變電壓值，就可查閱到在測試過程中，掃描電壓為當(dāng)前顯示值時(shí)相應(yīng)的電流值。讀取電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的UAK，以其絕對(duì)值作為該波長對(duì)應(yīng)的U的值，并將數(shù)據(jù)記于表1表1U0—v關(guān)系光闌孔Φ=mm波長λi(nm)365.0404.7435.8546.1577.0頻率vi(×108.2147.4086.8795.4905.196截止電壓U0i手動(dòng)自動(dòng)按“查詢”鍵，查詢指示燈滅，系統(tǒng)回復(fù)到掃描范圍設(shè)置狀態(tài)，可進(jìn)行下一次測量。將儀器與示波器連接，可觀察到UAK為負(fù)值時(shí)各譜線在選定的掃描范圍內(nèi)的伏安特性曲線。注意：在自動(dòng)測量過程中或測量完成后，按“手動(dòng)/自動(dòng)”鍵，系統(tǒng)回復(fù)到手動(dòng)測量模式，模式轉(zhuǎn)換前工作的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)將被清除。測光電管的伏安特性曲線：將“伏安特性測試/截止電壓測試”狀態(tài)鍵切換至伏安特性測試狀態(tài)。“電流量程”開關(guān)應(yīng)撥至10-10A檔，并重新調(diào)零。將直徑4mm的光闌及所選譜線的濾色片裝在光電管暗盒光輸入口上。測伏安特性曲線可選用“手動(dòng)/自動(dòng)”兩種模式之一，測量的最大范圍為-1～50V。手動(dòng)測量時(shí)每隔5V記錄一組數(shù)據(jù)，自動(dòng)測量時(shí)步長為1V。記錄所測UAK及I的數(shù)據(jù)到表2將儀器與示波器連接，此時(shí)①可同時(shí)觀察5條譜線在同一光闌、同一距離下伏安飽和特性曲線。②可同時(shí)觀察某條譜線在不同光闌（即不同光通量）、同一距離下的伏安飽和特性曲線。由此可驗(yàn)證光電管飽和光電流與入射光成正比。表2I—UAKUAKI（×10-UAKI（×10-在UAK為50V時(shí)，將儀器設(shè)置為手動(dòng)模式，測量并記錄對(duì)同一譜線、同一入射距離，光闌分別為2mm、4mm時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值于表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1普朗克常數(shù)測定1）原始數(shù)據(jù)波長λ365.0404.7435.8546.1577.0頻率ν8.2147.4086.8795.4905.196截止電壓Uio手動(dòng)1.7721.3981.2080.6140.496自動(dòng)1.7721.4041.2100.6140.4962）生成圖像光電管與汞燈距離d=40cm光闌直徑Φ=4mm3）數(shù)據(jù)處理由一元線性回歸法（y=a+bx）可知b=xy-xyx2-x2=0.4208,a=y-bx=-1.6397,則測量所得普朗克常數(shù)不確定度計(jì)算：線性回歸相關(guān)系數(shù)R2=（xy-xy)2x2光電管伏安特性曲線不同頻率原始數(shù)據(jù)光電管與汞燈距離d=40cm光闌直徑Φ=4mm

UAK(V)λ05101520253035404550365.05.228.343.556.066.975.984.691.596.3100.0103.5404.71.812.419.725.730.734.337.239.441.242.243.3435.82.315.623.730.835.839.943.646.047.649.750.7546.10.55.37.89.410.511.211.712.212.512.612.9577.00.23.14.45.05.66.06.26.46.56.76.8生成圖像不同光通量原始數(shù)據(jù)光電管與汞燈距離d=40cm光波長λ=365.0nm

UAK(V)Φ（mm）0510152025303540455045.228.343.556.066.975.984.691.596.3100.0103.521.37.611.815.318.421.122.824.125.426.427.1生成圖像實(shí)驗(yàn)誤差對(duì)于普朗克常量的確定，是通過測不同頻率下的截止電壓的大小來得到的。而其主要誤差也就是在這一測量過程中產(chǎn)生的。查閱有關(guān)資料知為了能準(zhǔn)確測定普朗克常數(shù),實(shí)驗(yàn)中所用的光電管必須具備下列條件:對(duì)可見光區(qū)域內(nèi)所有譜線都較靈敏；(2)陽極包圍陰極,這樣當(dāng)陰極有負(fù)電位時(shí),大部分光電子都能到達(dá)陽極；(3)陽極沒有光電效應(yīng),不會(huì)產(chǎn)生反向電流；(4)光電管的暗電流很?。?5)減小或避免雜散光的影響。綜合其它的影響可知，在實(shí)驗(yàn)中的主要誤差有：光電管中暗電流的影響；濾色片產(chǎn)生的濾色光并不完全單一；實(shí)驗(yàn)汞燈受交變電壓影響而不能完全穩(wěn)定；儀器讀數(shù)微小跳動(dòng)的讀數(shù)誤差；暗箱封閉不嚴(yán)而受雜質(zhì)光的影響。測量過程中產(chǎn)生的反向電流的影響；對(duì)于以上各種誤差，分析可知，由于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的暗電流很?。ǖ陀趯?shí)驗(yàn)測量的精度）故1暗電流的影響可忽略不計(jì)；而對(duì)于2、5的影響可通過儀器采購?fù)緩綄?shí)現(xiàn)；而對(duì)于3個(gè)人認(rèn)為可以通過在裝置前加穩(wěn)壓器來實(shí)現(xiàn)微小電壓擾動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；對(duì)4完全可通過操作者本人的良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣來實(shí)現(xiàn)。最后，對(duì)于6中反向電壓的影響，查閱有關(guān)資料知：光電管在制造的過程中，很難保證陽極不被陰極材料所污染(即陰極表面的低逸出功材料濺射到陽極上）。而且查知這種污染會(huì)在光電管的反復(fù)使用過程中日趨加重，造成被污染后的陽極逸出功降低。當(dāng)從陰極反射過來的散射光照到它時(shí)便會(huì)發(fā)射出光電子而形成陽極光電流反向電流。使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的偏差。而對(duì)此我們可通過切斷陰極反射過來的散射光與陽極間的聯(lián)系從而避免反向電流的影響。實(shí)驗(yàn)研究在“普朗克常數(shù)測定”實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)各不同頻率下的截止電壓的大小的測量，可充分的驗(yàn)證截止電壓與入射光頻率間的線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)計(jì)算所得普朗克常數(shù)的誤差非常小，而且普朗克常數(shù)是非常小的數(shù)量級(jí)，重溫了科學(xué)家們由一系列線性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)得到h（普朗克常數(shù)）打開量子力學(xué)大門的快感，因此本實(shí)驗(yàn)非常成功。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)要求的并不是單個(gè)數(shù)據(jù)精度，而是各個(gè)數(shù)據(jù)之間大小關(guān)系，變化趨勢，因此由生成圖像得到許多規(guī)律：在第一組實(shí)驗(yàn)中，而針對(duì)實(shí)驗(yàn)中在測不同頻率下光電管的伏安特性曲線時(shí)出現(xiàn)的五曲線在可以看出兩個(gè)金屬板間增加電壓，電流值增大。當(dāng)電壓增加至某一值使所有飛出的電子都在電場力的作用下飛到另一極，這時(shí)再增加電壓值就不會(huì)有更多的電子飛到另一個(gè)極板了。也就是說，電壓增大不會(huì)導(dǎo)致光電流明顯增大，這時(shí)的電流值近似為飽和光電流。飽和光電流的大小并未隨著光頻率的增加而呈現(xiàn)遞增關(guān)系，說明飽和光電流的大小與入射光的頻率大小無關(guān)。而通過第二組在不同的光通量（即光強(qiáng)）下，對(duì)于同一頻率的光的兩曲線的比較可知：頻率相同時(shí)，光通量越大，飽和光電流越大，驗(yàn)證了飽和光電流的大小與光強(qiáng)有關(guān)。因此得出結(jié)論光電流是由光子數(shù)目唯一決定的。光子數(shù)多，光電流就大，光子數(shù)少，光電流就小。不能說頻率大小影響光子數(shù)目，如同F(xiàn)=ma一樣，不能說F或a影響質(zhì)量的大小。也就是：光電流強(qiáng)度和頻率無關(guān)。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1、對(duì)本實(shí)驗(yàn)建議本實(shí)驗(yàn)操作簡單，誤差極小，不容易出現(xiàn)操作錯(cuò)誤，從“手動(dòng)”與“自動(dòng)”得到的截止電壓數(shù)據(jù)幾乎相同就能看出。本實(shí)驗(yàn)對(duì)于考驗(yàn)學(xué)生的操作動(dòng)手能力和臨場應(yīng)變能力沒有什么鍛煉價(jià)值。從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的要求看，實(shí)際操作中缺少“研究不同距離、同一光闌下的伏安飽和特性曲線”研究，對(duì)于學(xué)生研究了解光電現(xiàn)象本質(zhì)有一定損失。另外直徑8mm光闌沒有派上用場，嘗試中發(fā)現(xiàn)飽和電流超過儀器的極限。如果多一組數(shù)據(jù)更能直觀地說明問題，減少偶然因素。希望加強(qiáng)本實(shí)驗(yàn)的難度，完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)缺乏對(duì)光電效應(yīng)的一些關(guān)鍵名詞的研究?！皹O限頻率”不是直接測得，而是通過Uo—λ與x軸交點(diǎn)所得；而截止頻率是由儀器直接測得，缺乏對(duì)其本質(zhì)的研究，故設(shè)計(jì)1）儀器介紹用高壓汞燈（302.3～577nm）發(fā)出的紫外線照射鋅筒，把鋅板改成鋅筒，可使得紫外線光源發(fā)出的紫外線絕大多數(shù)都輻射到鋅筒上，在鋅筒中再放一個(gè)銅絲網(wǎng)筒，把它們接成電路圖。（在實(shí)驗(yàn)原理中已提及）把