光电效应与普朗克常数测量.doc

光电效应与普朗克常数测量[实验目的]用光电效应法测定普朗克常数[实验原理]当一束入射光照射在金属表面上时，金属内部的电子会从表面逸出我们称这一物理现象为光电效应，逸出的电子称为光电子，由它形成的电流称为光电流图1光电效应实验原理图测量普朗克常数的实验原理图见1，频率为 的光照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出，形成光电流当阳极A加正电势时，阴极释放的光电子加速向阳极A运动，若阳极A加负电势阴极K加正电势光电子减速一饱和电流强度Im与光强P成正比入射光频率一定时，光电流随两级电压增大而增大当电压U增加到使所有光电子到达阳极的定值时，光电流不再增加，达到饱和值ImIm与光强P成正比同理电压U减小到负值时，部分动能大于eU的电子可到达阳极且被吸收光电流减小反向电压U达到Ua，使具最大动能光电子被阻挡时I=0, Ua为截止电压亦称遏止电压二光电子的初动能与入射光的频率υ成正比，与光强无关不同材料有不同的逸出功，因而 也不同由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关由上式可知，若光电子能量 ，则不能产生光电子。

产生光电效应的最低频率是 ，通常称为光电效应的截止频率三光电效应是瞬时效应，一旦有光照射立即产生光电子υ≥υ0时，有 ½mv2=hν-W0 (1)为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 ν为入射光频率w0为受光照射金属表面逸出功½mv2=eUa (2)由（1）（2）得eUa= ½mv2= hν-W0 Ua=hν/e-w0/e (3)上式表明，截止电压Ua是入射光频率ν的线性函数，如图2，当入射光的频率 时，截止电压 ，没有光电子逸出图中的直线的斜率 是一个正的常数：                    （4）    由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的 曲线，并求出此曲线的斜率，就可以通过式（4）求出普朗克常数 其中 是电子的电量 图2 U0-v 直线实际上的U-I特性曲线比较复杂，以为光电管在实验中存在附加两个反向电流①阳极A反向光电子发射电流②光电管暗电流图3实际伏安特性曲线[实验器材]ZKY—GD4智能光电效应（普朗克常数）测试仪。

[实验内容与要求]1必做内容—测普朗克常数2选作内容—测光电管的伏安特性曲线[数据记录与处理]把电流调到10-13A，调试仪器得到电流电压关系表1U/AI/10-13A，U/VI/10-13A，U/VI/10-13A，-1.9-20-1.6-11.8-1.35-20-1.86-13.56-1.56-11.08-1.31-18.2-1.82-9.26-1.52-10.4-1.27-12.84-1.78-4.39-1.48-9.08-1.23-5.69-1.743-1.44-7.72-1.194.69-1.4-5.54-1.1518.94-1.36-2.83-1.1120-1.320.74-1.0720-1.285.18-1.0320-1.2410.95-0.9920-1.218.63-0.9520U/VI/10-13A，U/VI/10-13A， -0.8-20-0.65-20-0.76-20-0.61-20-0.72-19.62-0.57-20-0.68-13.59-0.53-9.56-0.64-1.76-0.497.1-0.618.6-0.4520-0.5620-0.4120-0.5220-0.3720-0.4820-0.3320-0.4420-0.2920-0.420-0.2520注：电流量程为10-13A由图1可得截止电压Ua表2Ua-ν关系测量数据记录表波长λi/nm365404.7435.8546.1577频率ν﹙×1014Hz﹚8.2147.4086.8795.495.196截止电压-1.754-1.33-1.209-0.638-0.506Uai/VUa-ν自动测量关系图y = -0.4012x + 1.5758-2-1.5-1-0.500123456789ν(×1014HZ)Ua/V计算普朗克常数hh=│e×k│=1.602×10-19×0.4012×10-14= 6.427×10-34相对误差E=(h0-h)÷h=(6.626-6.427)÷6.626=3％ 实验所测结果与理论值存在一定偏差误差来源：1实验仪器本身的误差； 2自动测量时鼠标确定的Ua点不够准确总体来说，实验测得的普朗克常数h还是比较准确的。

表3不同光强下伏安特性试验数据表 （λ=365nm）U/VI1(Φ=2mm)/10-10AI2(Φ=4mm)/10-10AI3(Φ=8mm)/10-10A-10.020.060.2200.050.170.6610.090.31.2320.120.441.7630.150.532.140.170.62.450.180.642.72100.291.074.71150.411.566.71200.521.998.69250.622.469.87300.72.6410.82350.762.912.14400.783.2212.84450.843.2413.12500.873.3313.35 不同光强下伏安特性曲线图0246810121416-100102030405060U/VI/10-10AΦ=8mmΦ=4mmΦ=2mm图像分析：1光阑孔径相同时，光电流随电压的增大而增大，当电压增到一定值时，光电流增加的幅度减小，逐渐达到一个饱和值 2不同光阑下，同一谱线，同一入射距离，光电流随入射光强增大而增大[思考与讨论]1、测量到的光电流是否完全是光电效应概念中的光电流？它还受到哪些因素的影响？答：不完全是。

实测的光电流是阳极正向光电流，阳极反方向光电流和反向暗电流的叠加，故阴极材料会影响到测量值2、如何减小截止电压的测量误差？答：（1）用自动测量法2）减小日光灯强度3、实验过程中若改变了光源与光电关间的距离，会产生什么影响？答：改变二者距离相当于改变了光强，实验数据会不准确４、光电管一般用逸出功小的金属做阴极，用逸出功大的金属做阳极，为什么？答：为了减小阳极反向电流和光电管暗电流，使突测电流趋向于理论光电流5、用光电效应是如何验证光量子理论的？答：由光电方程½mv2=hν-W0（υ≥υ0 ） 可知E=hν[实验心得] 1 通过本次实验，我掌握了用光电效应测定普朗克常数的原理和方法进一步巩固了这一块的光学知识，加深了对爱因斯坦光电方程的理解2本次实验老师别出心裁，让我们完全自主实验，这锻炼了我的动脑能力和动手能力3实验过程中我懂得了磨刀不误砍柴工的道理，应该在实验前做好测量准备，否则会因为粗心导致实验失败，并且在等待数据中要有耐心4由于我实验时所用时间较长，老师一直等待我完成实验并且给予适当的指导，当天晚上我完成截止电压的测量，于第二天下午测的伏安特性曲线所需数据在这里感谢老师的指导！！！！ 。