《利用光电效应测定普朗克常数》由会员分享，可在线阅读，更多相关《利用光电效应测定普朗克常数（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 大学物理实验教案大学物理实验教案 实实 验验 名名 称称 利用光电效应测定普朗克常数 授授 课课 教教 师师 戴朝卿戴朝卿 2007 2008 学年第 一 学期 理学院物理实验中心理学院物理实验中心 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 实验名称实验名称 利用光电效应测定普朗克常数 实验类型实验类型 选做实验 教学课时教学课时 3 课时 周次周次 24 周 教学对象教学对象 天目理工科 一、二年级学生 教材名称教材名称 新编大学物理实验赵丽华 倪涌舟主编 浙江大学出版社 参考资料参考资料 新编基础物理实验 吕斯骅主编 高等教育出版社 物理实验教程 第二版 丁慎训主
2、编 清华大学出版社 实验器材实验器材 DS1022C 数字式示波器、ZKYGD4 型光电效应实验仪。 教学目的及要求教学目的及要求 1. 了解光电效应的基本规律，加深对光的量子性的理解。 2. 掌握用光电效应测量普朗克常数 h。 教学方法及手段教学方法及手段 提问式、启发式 ，授课以板书和演示为主，并结合巡回辅导 教学内容提要教学内容提要 备注备注 1、检查学生预习报告：内容是否完整，表格是否正确规范。 2、教师讲述 （1） 介绍实验原理； （2） 介绍实验仪器及使用仪器需注意的一些要点。 （3） 详细讲述实验步骤及内容：测普朗克常数 h；测光电管的 伏安特性曲线。 （4）简单讲解表格设计和数
3、据处理的过程。 结合思考题讨论 3、学生操作，教师巡回辅导。 4、检查实验结果以及数据，教师签字。 实实 验验 原原 理理 光电效应的实验原理如图 1 所示。入射光照射到光电管阴极 K 上，产生的光电子在电场的作 用下向阳极 A 迁移，构成光电流。改变外加电压，测量出光电流 I 的大小，即可得出光电管的伏安 特性曲线。 按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面上，而是集 中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为 的光子具有PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 A K A V AKU 图 1 实验原理图
4、 能量 E=h,h 为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次为金属中 的电子全部吸收， 而无需积累能量的时间。 电子把这能量的一部分用来克 服金属表面对它的吸引力， 余下的就变为电子离开金属表面后的动能， 按 照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程 Amvh+=2 021 （1） 式中，A 为金属的逸出功，2 021mv为光电子获得的初始动能。 由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以 即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极而形成光电流， 直至阳 极电位低于截止电压，光电流才为零，此时有关系 2 0021mveU = （2） 将（2）式代入（1）式可
5、得 AheU= 0（3） 此式表明截止电压 U0 是频率 的线性函数，直线斜率 k=h/e，只要用实验方法得出不同的频率对 应的截止电压，求出直线斜率，就可算出普朗克常数 h。 爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应规律。 实验内容及提要实验内容及提要 1、测试前准备 将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上） ，预热 20 分钟。调整光电管与汞灯 距离为约 40cm并保持不变。将“电流量程”选择开关置于合适档位，进行测试前调零。调节好后， 按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。 2、测普朗克常数 h 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
6、。“电流量程”开 关应处于 1013A 档。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。用电压调节键、可调节 UAK的值，、 键用于选择调节位、键用于调节值的大小。观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的 UAK， 以其绝对值作为该波长对应的 U0的值， 自拟表格， 将数据记录到表格中。 依次换上 405 nm， 436nm， 546nm，577nm的滤色片(注意：换滤色片时应先盖上汞灯遮光盖)，重复以上测量步骤。并将数据 记入表中。 3、测光电管的伏安特性曲线 “伏安特性测试/截止电压测试”状态键应按为伏安特性测
7、试状态。“电流量程”开关应拨至 1010A档，并重新调零。将直径 4mm 的光阑及所选 436 nm 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，按“手动/自动”模式键切换到自动模式，设置好扫描终止电压（50V）后（测量的 范围为（1 至 50V） ，按存储区 1 按键，仪器将先清除存储区原有数据，等待约 30 秒，然后按 1V 的步长自动扫描。扫描完成后，仪器自动进入数据查询状态，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。 读取光电管两端电压 UAK以及相应的电 流 I 值，自拟表格，将数据记录到表格中 4、记录实验环境条件，整理好实
8、验仪器。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 思考题思考题 1、什么是截止电压？ 答：对一定的频率，有一电压 U0，当 UAKU0时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压 U0，被称为截止电压。 2、用光电效应测普朗克常数 h 的基本原理是什么？ 答：由光电效应方程： Amh+=2 021 （1） 和截止电压与速度的关系： 2 0021meU = （2） 可得： AhveU=0（3） 其中测得两组0U和的值，就可以算出 h 的值。 3、什么是光电管的伏安特性曲线？ 答：光电管的伏安特性曲线是加在光电管两端的电压与通过光电管的电流之间的关系曲线。 4、定出光电效应方程及其意义。 答：光电效应方程为： Amh+=2 021 式中，h为光子的能量，A为金属的逸出功，2 021m为光电子获得的初始动能。 5、怎样防止光电管不受强光直接照射？ 答：换滤色片时应先盖上汞灯遮光盖. 误差分析误差分析 1、 在测量对应波长的截至电压时，由于仪器调节的步长为 0.02V，带来估值误差。 2、 在测量光电管伏安特性曲线时，由于外界光线强弱变化的影响，导致误差。 3、 仪器末位显示的跳动，引起读书时的估计，带来误差。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建
