调节好后,用高频匹配电缆将电流输入连接起来,按“调零确认/系统清零 ”键,系统进入测试状态若要动态显示采集曲线,需将实验仪的“信号输出”端口接至示波器的“Y”输入端, “同步输出”端口接至示波器的“外触发”输入端示波器“触发源”开关拨至“外” , “Y 衰减”旋钮拨至约“1V/格” , “扫描时间”旋钮拨至约“20μs/格” 此时示波器将用轮流扫描的方式显示 5 个存储区中存储的曲线,横轴代表电压 UAK,纵轴代表电流 I2.测普朗克常数 h1 汞灯电源 2 汞灯 3 滤色片 4 光阑 5 光电管 6 基座 7 实验仪图 5 仪器结构图 测量截止电压时, “伏安特性测试/截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态, “电流量程”开关应处于 10-13A 档1)手动测量使“手动/自动”模式键处于手动模式将直径 4mm 的光阑及 365.0nm 的滤色片装在光电管暗箱光输入口上,打开汞灯遮光盖此时电压表显示 UAk 的值,单位为伏;电流表显示与 UAk 对应的电流值 I,单位为所选择的“电流量程” 用电压调节键→、←、↑、↓可调节 UAK 的值,→、←键用于选择调节位数↑、↓键用于调节值的大小。
从低到高调节电压(绝对值减小 ),观察电流值的变化,寻找电流刚好为零时对应的 UAK,以其绝对值作为该波长对应的 U0 的值,并将数据记于表一中为尽快找到 U0 的值,调节时应从高位到低位,先确定高位的值,再顺次往低位调节依次换上 404.7 nm,435.8 nm,546.1nm,577.0 nm 的滤色片,重复以上测量步骤2) 自动测量按“手动/自动”模式键切换到自动模式此时电流表左边的指示灯闪烁,表示系统处于自动测量扫描范围设置状态,用电压调节键可设置扫描起始和终止电压对各条谱线,我们建议扫描范围大致设置为:365nm,-1.90~-1.50V;405nm,-1.60~-1.20V;436nm,1.35~-0.95V;546nm,-0.80~-0.40V ; 577nm,-0.65 ~-0.25V实验仪设有 5 个数据存储区,每个存储区可存储 500 组数据,并有指示灯表示其状态灯亮表示该存储区已存有数据,灯不亮为空存储区,灯闪烁表示系统预选的或正在存储数据的存储区 、设置好扫描起始和终止电压后,按动相应的存储区按键,仪器将先清除存储区原有数据,等待约 30 秒,然后按 4mV 的步长自动扫描,得到 I 随 UAK 变化,并显示、存储相应的电压、电流值。
扫描完成后,仪器自动进入数据查询状态,此时查询指示灯亮,显示区显示扫描起始电压和相应的电流值用电压调节键改变电压值,就可查阅到在测试过程中,扫描电压为当前显示值时相应的电流值读取电流为零时对应的 UAK,以其绝对值作为该波长对应的 U0 的值,并将数据记于表一中按“查询”键,查询指示灯灭,系统回复到扫描范围设置状态,可进行下一次测量在自动测量过程中或测量完成后,按“手动/自动”键,系统回复到手动测量模式,模式转换前工作的存储区内的数据将被清除若仪器与示波器连接,则可观察到 UAK 为负值时各谱线在选定的扫描范围内的伏安特性曲线V 直线的斜率 k,即可用 h=e k 求出普朗克常数,并与 h 的公认值 h0 比较求出相对误差E=(h-h0)/h0·100% ,式中 e=1.602×10-19C,h 0=6.626×10-34J·S3.测光电管的伏安特性曲线测量时, “伏安特性测试/截止电压测试”状态键应为伏安特性测试状态 “电流量程”开关应拨至 10-10A 档,并重新调零将直径 4mm 的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗箱光输入口上测伏安特性曲线可选用“手动/自动”两种模式之一,测量的最大范围为-1~50V ,自 动测量时步长为 1V,仪器功能及使用方法如前所述。
(1)可同时观察 5 条谱线在同一光阑、同一距离下伏安饱和特性曲线 记录所测 UAK 及 I 的数据到表二中,在座标纸上作对应于以上波长及光强的伏安特.性曲线 (2)可同时观察某条谱线在不同光阑(即不同光通量) 、同一距离下的伏安饱和特性曲线由此可验证光电管饱和光电流与入射光强成正比(选做) 在 UAK 为 50V 时,将仪器设置为手动模式,测量并记录对同一谱线、同一入射距离,光阑分别为 2mm、4mm、8mm 时对应的电流值于表三中,验证光电管的饱和光电流与入射光强成正比3)可同时观察某条谱线在不同距离(即不同光强) 、同一光阑下的伏安饱和特性曲线也可在 UAK 为 50V 时,将仪器设置为手动模式,测量并记录对同一谱线,同一光阑时,光电管与入射光在不同距离,如 300mm、400mm 等对应的电流值于表四中,同样验证光电管的饱和电流与入射光强成正比实验数据】 (1) 普朗克常数测量电流测量范围:10 -13A,L=400mm,光阑孔径=4mm波长 (nm) 365.0 404.7 435.8 546.1 577.0频率 (*10 14Hz)8.214 7.408 6.879 5.490 5.196截止电压U0(V)-1.772 -1.436 -1.206 -0.658 -0.5345 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5-2-1.8-1.6-1.4-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.20U——v的 关 系 曲 线频 率v (*10^14Hz )截止电压U0(V) 343434/6.5*1026.5*10=.%.khe误 差 :(2) 伏安特性测量(饱和曲线测量)电流测量范围:10 -10A,L=400mm,光阑孔径=4mm 。
波长 (nm)电流 I(*10-10A)电压U(V)365.0 404.7 435.8 546.1 577.00 4.8 1.1 1.3 0.9 0.72 14.3 3.2 5.5 2.7 1.54 23.0 6.3 9.5 3.8 2.86 28.0 7.5 10.8 4.2 3.28 33.4 8.4 12.3 4.5 3.310 38.4 9.2 13.9 4.9 3.512 42.9 10.0 15.4 5.2 3.614 47.0 10.8 16.8 5.6 3.716 50.9 11.5 18.1 5.9 3.818 54.7 12.4 19.4 6.3 4.020 58.3 13.2 20.8 6.7 4.322 61.8 14.1 22.0 7.0 4.524 65.0 14.9 23.1 7.3 4.726 68.0 15.6 24.0 7.6 4.828 70.5 16.2 24.9 7.8 5.030 72.9 16.8 25.6 8.0 5.132 75.2 17.2 26.2 8.2 5.234 77.3 17.6 26.8 8.4 5.336 79.2 18.1 27.3 8.5 5.338 81.0 18.4 27.8 8.6 5.440 82.7 18.8 28.6 8.8 5.442 84.3 19.1 28.8 8.9 5.544 86.7 19.4 29.2 9.0 5.546 88.1 19.7 29.5 9.1 5.648 89.5 20.0 29.9 9.3 5.650 90.9 20.3 30.3 9.4 5.60 10 20 30 40 50 60020406080100365 404.7 435.8 546.1 577不 同 频 率 时 伏 安 特 性 曲 线 测 量电 压U (V)电流I(*10^-10A)(3) 在波长=365nm ,L=400mm,U=20V ,不通光阑直径下的电流光阑直径 (mm) 2 4 8电流 I(*10 -10A) 17.9 59.8 2242 3 4 5 6 7 8 9050100150200250电 流I 与 光 阑 直 径 的 曲 线光 阑 直 径 (mm )电流I(*10^-10A)(4) 在波长=365nm ,=4mm,U=20V ,不通距离下的电流距离 L(mm) 300 350 4。