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1、用光电效应测定普朗克常量,2013年10月30日,实验报告,实验目的,1、加深对光的量子性的认识. 2、观察光电效应的规律 3、理解爱因斯坦方案，并由此测出普朗克 常量,实验仪器,GC-1型光电效应测试仪, 滤色片, 高压汞灯, 光电管及暗盒, 微电流放大器,实验原理,一、光电效应基本规律 （1）光电发射率（光电流）与光强成正比； （2）光电效应存在一个阀频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阀值 时，不论光强度如何，都没有光电子产生; （3）光电子的动能与光强无关，但与入射光的频率成正比; （4）光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子。,实验原理,二、爱因斯坦光电效应方程 1
2、905年爱因斯坦提出了“光电子”的 假设，从而成功的解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性有了一新的飞跃。按照这个理论，光能并不像波动理论认为的那样连续分布在波阵面上，而是以光量子的形式一份份地向外传递。对于频率为 的光波，每个光子的能量为 （h=6.62610 ）hv=1/2mv2+Ws 当频率为v 的光照射金属时，光字与电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。电子得的能量，一部分用来克服金属表面对它的束缚，剩余的能量就成为逸出金属表面后光电子的动能。按照能量守恒原理，爱因斯坦预言逸出金属表面的光电子的最大初动能应为1/2 mv 这个式子就是著名的爱因斯坦光电方程。 式中h为普朗克常数，
3、m为电子的质量； v为入射光的频率；Ws 为电子脱离金属表面所必需做的功，称为逸出功。 爱因斯坦方程表明：光电子的初动能与入射光频率之间呈线性关系；入射光的强度增加时，光子数目也增加。这说明了光强只影响光电子所形成的光电流的大小；当光子能量 时，则不能产生光电子，即存在一截止频率 。只有入射光的频率 时才能产生光电子。,实验步骤,1.按实验装置图放置好仪器后，先不接线，用遮光罩盖住光电管暗盒的光窗。将微光电流放大器面板上的各开关、旋钮置于下列位置：“倍率”（短路）；“电流极性”置（-）；“工作选者”置（直流）；“扫描平移”置（任意）；“电压极性”置（-）；“电压量程”置（-3）；“电压调节”反
4、时针调到最小。 2.打开电源开关，预热20-30分钟，同时接通汞灯电源，预热汞灯。 3.待微电流放大器充分预热后，先调零点，后调满度。 4.按照图接好光电管暗盒与微电流放大器之间的屏蔽线、地线和阳极电源线。注意，勿让电源输出 端正负极短路，以免烧毁电源。 5.在暗盒通光窗上盖有遮光罩的情况下，将微电流放大器“倍率”旋至（ ）或（ ）挡，瞬时针转“电压调节”旋钮，适当改变“电压量程”和“电压极性”开关，既可读出相应的电压、电流值（电流值=倍率*电表读数 A），此时所测电流为光电管的暗电流。 6.取下暗盒的遮光罩，换上滤光片（注意：切勿让汞灯的强光直射光电管，以免损坏光电管。每次换滤光片时，要先遮
5、住汞灯的通光口）。光电管与电源相距3050cm，微电流放大器“倍率”置（ ）挡，让光源出射光对准滤光片。“电压调节”从-2V（或-3V）调起，缓慢增加，“电压量程”也随之做相应变化。先观察一遍不同滤色片的电流变化情况，记下电流明显变化的电压值，以便精确测量。 7.在粗测的基础上，进行精测并记录。从短波开始，小心地逐次更换滤色片（切记移动光电管暗盒），仔细读出不同频率的入射光照射下的光电流，并将数据记入表4-25-1。在光电流突变处应多测几个值，以利于作图和确定截止电压 。,实验数据及处理,见文件中的表格,实验处理表格,光电效应的频率与截止电压的关系 K=0.38 h=6.408*10-34 E=3.34%,实验处理表格,光电伏安特性,实验处理表格,不同照度的饱和光电流,实验误差,普朗克常量实验误差: 在用光电效应测定普朗克常量的实验中的误差来源主要来自单色光不够严格以及阴极光电流的遏止电势差的确定，而影响阴极光电流遏止电势差确定的主要因素有光电管的阳极光电流和光电流的暗电流。在实验中主要通过分析阳极光电流和暗电流的特点(阳极光电流在反向区域几乎呈饱和状态,而暗电流很小,且电流随电压线性变化，它们均对阴极光电流在Uc显著拐弯的性质无影响)，在实验中通过对实际光电流测定,找到曲线拐点的方法来精确地求得Uc的。,
