光电效应测量普朗克常量和金属逸出功
光电效应和普朗克常量的测定
图33-1GD－1型光电效应测试仪的结构图
1.光源；2.减光片或滤光片；
(2)检查光源出光孔和光电管入光孔上的挡光盖是否盖上，并使二孔水平对齐，其间距 离保持在20-25cm。
(3)将光电管暗盒上的“K”端用屏蔽电缆与微电流测试仪面板上的“K”连接，再用普
通导线将二者对应的“A”和“ ”连接好，然后接通微电流测试仪的电源开关。
2．光电管特性的研究
(1)测定光电管的伏安特性
2在光源出光孔上依次装上透过率T分别为75%，50%，25%的减光片 (改变入射光的 光强)，测出对应的光电流。
3取下光电管入光孔上的滤光片，用挡光盖盖上光电管的入光孔。
3．普朗克常数的测定
(1)测量光电管的暗电流和本底电流特性
1取下光源出光孔上的减光片，盖上挡光盖。
2取下光电管入光孔上的挡光盖。
3调节“电压极性”开关，顺时针旋转“电压调节”旋钮，使电压由-3V逐渐增加
实验时，
系：
测出不同频率的光入射时的遏止电势差
u后，作ua〜曲线，u与成线性关
而由
12eUamvmh W
2
即得
0Wh
h (、
Ua(0)
e
(33-3)
从直线斜率可求出普朗克常数h,由直线的截距可求得截止频率
0 °
3.光电管
光电管是利用光电效应制成的能将光信号转化为电信号的光电器件。 在一个真空的玻璃
高中物理普朗克常数的光电效应法测定实验原理
普朗克常数的光电效应法测定
普朗克常数的光电效应法测定
1899年，英国物理学家瑞利(T. B. Rayleign)和天体物理学家金斯(J.H. Jeans) 在电动力学和统计物理学的基础上从理论上又普遍导出一个辐射能量对频率的分 布公式．在这个公式中，当辐射的频率趋于无穷大时，辐射的能量是发散的．实 际上，这个公式在频率小时与实验符合得很好，但在频率大时与实验严重不符合， 在这里，经典物理学理论碰到了严重的困难．由于频率很大的辐射处在紫外线波 段，故而这个困难被称为“紫外灾难”．
普朗克常数的光电效应法测定
实验目的
光电效应是19世纪末发现的，详细的研究一直到1914年，研究中发现光电效应的 基本规律，无法用麦克斯韦的经典电磁理论作出完满的解释。1905年爱因斯坦应用普 朗克的量子论，提出光量子概念，给光电效应以正确的解释。其中普朗克常数是现代 物理学中的一个重要常数；由光电效应实验可简单准确地测定普朗克常数，实验有助 对光的量子性的理解。
普朗克常数的光电效应法测定
实验原理
普朗克常数的光电效应法测定
实验仪器
（1）光源采用NJ-50W Hg仪器用高压汞灯。 在3032～8720埃的谱线范围内有3650、4047、4358、 4916、5461、5770埃等谱线可供实验使用。
普朗克常数的光电效应法测定
实验仪器
（2）GP-1型光电管 阳极为镍圈，阴极为银一氧一钾（Ag-O-K），光谱响应
普朗克常数的光电效应法测定
普朗克常数的光电效应法测定
19世纪末，经典物理学体系已经在几乎所有方面都取得了巨大的成功．当时 在许多科学家心中普遍存在着一种乐观的情绪，认为宏伟的科学大厦已经基本建 立起来了，当然还有一些小问题没有解决，后辈的物理学家只要对现有的理论进 行一些小小的补充和修正就能够解决了．的确，那时经典物理学已经成为一套相 当完美的体系，人们能够用它来解释大到天体运行，小到烧一壶开水等形形色色 的物理现象．但是，正如英国物理学家开尔文(Lord Kelvin)所说的，在物理学晴 朗的天空的远处，还存在着两朵“乌云”．其中一朵指的是迈克尔孙-莫雷实验， 它的结果否定了“以太”的存在，最终导致了相对论的诞生；另一朵指的就是 “紫外灾难”，它使物理学家们最终建立了量子力学．
大学物理实验教案(光电效应法测量普朗克常量(仿真实验))
大学物理实验教案
（2）补偿法
由于本实验仪器的特点，在测量各谱线的截止电压Ua 时，可不用难于操作的“拐点法”，而用“补偿法”。
补偿法是调节电压U AK 使电流为零后，保持U AK 不变，遮挡汞灯光源，此时测得的电流I 为电压接近遏止电压时的暗电流和本底电流。
重新让汞灯照射光电管，调节电压UAK 使电流值至I ，将此时对应的电压U AK 的绝对值作为截止电压Ua 。
此法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响。
对于测量所得到的实验数据，可用以下三种方法来处理以得出ν-U 直线的斜率k ，来进一步得出普朗克常数h 。
（1）线性回归法
根据线性回归理论，ν-U 直线的斜率k 的最佳拟合值为
2
2a a
U U k νννν⋅-⋅=-，其中
表示频率的平均值, 表示频率ν的平方的平均值, 表示截止电压Ua 的平均值, 1
1n a i i i U U n νν=⋅=⋅∑表示频率ν与截止电压Ua 的乘积的平均值。
（2）逐差法
根据ai aj a i i j
U U U k ννν-∆==∆-，可用逐差法从数据中求出一个或多个k i ，将其平均值作为所求k 的数值。
（3）作图法
可用数据在坐标纸上作Ua-ν直线，由图求出直线斜率k 。
由以上三种方法求出直线斜率k 后，可用h=ek 求出普朗克常数，并与h 的公认值h 0比较求出百分偏差：00
h h h δ-=，式中电子电荷量1
1n i i n νν==∑221
1n i i n νν==∑1
1n
a ai i U U n。
大学物理实验：光电效应测量普朗克常量和金属逸出功
大连理工大学大学物理实验报告院（系）材料学院专业金属材料班级姓名学号实验台号实验时间年月日，第九周，星期第节实验名称光电效应测量普朗克常量和金属逸出功教师评语实验目的与要求：1.通过测量不同频率光照下光电效应的截止电压来计算普朗克常量2.获得阴极材料的红限频率和逸出功主要仪器设备：1.光电效应实验仪（GGQ-50 高压汞灯，GDh-I型光电管电流测量仪）2.滤光片组（通光中心波长分别为365.0nm, 404.7nm, 435.8nm, 546.1nm, 577.0nm）3.圆孔光阑Φ=5mm, Φ’=10mm4.微电流仪实验原理和内容：1.理想光电效应光电效应实验装置如右上图所示，阴极K收到频率为v的单色光照射时，将有光电子由K逸出到达阳极A，形成回路电流I，可以由检流计G所检测到。
通过V来监控KA两端的电压变化，结合G所得到的电流值，可以得到U与光电流I之间的关系，如右下图所示。
根据爱因斯坦的解释，单色光光子的能量为E=hv，金属中的电子吸收了光子而获得了能量，其中除去与晶格的相互作用和克成绩教师签字服金属表面的束缚（金属的逸出功A ）外， 剩余的便是逸出光电子的动能， 显然仅仅损失了逸出功的光电子具有最大动能：A hv mv M -=221。
实验中所加的光电管电压U 起到协助光电流I 形成的作用， 当不加电压U 时， 到达阳极的光电子很少， 光电流十分微弱； 当加上正向电压时， 便有更多的光电子到达阳极， 使得I 增大， 而所有的光电子都被吸引到阳极形成电流时， I 到达最大值， 此时再增大U 也不会改变I ， 成为饱和光电流I M ， 饱和光电流在光频率一定时， 与光照强度成正比。
如果在光电管两极加反向电压便可以组织光电子到达阳极形成光电流， 当反向电压增大到光电流等于零时， 可知光电子的动能在电场的反向作用下消耗殆尽， 有以下关系式：a MeU mv=221，其中U a 成为截止电压。
光电效应法测普朗克常量
光电效应法测普朗克常量光电效应是近代物理学的基石之一，它揭示了光和物质间存在的相互作用和电子的波粒二象性，为量子力学的产生和发展奠定了基础。
普朗克常量是量子力学中的基本常量之一，它是从黑体辐射中得到的，而光电效应法即是一种测量普朗克常量的方法之一。
光电效应是指当金属表面被光照射后，金属表面的电子被激发并跃出金属表面的现象。
这种现象可以通过金属表面放置一个电子接收器来检测。
当接收器被放置在金属表面时，如果没有光照射，接收器不会有任何电流通过。
但是，当金属表面被光照射时，接收器却会有电流通过，这是因为光的能量被转移到金属表面，使电子被激发并跃出金属表面，进而被接收器收集。
根据量子理论，光的能量是由光子所携带的，而光子的能量与其频率成正比。
普朗克在1900年提出了黑体辐射理论，这个理论解释了固体、液体和气体释放热能的特性。
根据这个理论，辐射的能量是以量子形式发出的，能量的大小取决于频率。
随着研究的深入，普朗克常量被确定为6.62607004×10^-34 J·s。
使用光电效应法来测量普朗克常量需要使用一些实验装置，其中最重要的装置是光电管。
光电管是一种真空管，其中包含一个阴极和一个阳极，并且它们之间被隔离，从而制造了真空。
当光照射到阴极上时，金属表面的电子被激发并跃出阴极，形成了自由电子。
这些自由电子受到阳极静电场的吸引，就会流向阳极形成电流，从而可以测量光电效应带来的电子电荷。
在实验中，必须非常小心地控制光照射的强度和频率，以确保结果的精度。
首先，必须调整光源，以确保光线是完全单色的。
随后，必须调整光的强度和频率，以便使光子的能量在金属表面造成光电效应。
这可以通过改变电源的电压来实现。
最后，必须稳定和准确地测量光电效应所产生的电流和光源的频率和强度，以计算普朗克常量的值。
一个典型的光电效应实验如下。
首先，在真空管内设置一个金属阴极和一个阳极，并连接一个微安表。
针对一个固定的光发射器，调整电压，将微安计简并电压调整到负电压形态（即微安计中不会有电流流过）。
光电效应测普朗克常量实验报告
三、实验原理1.光电效应当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
所产生的电子，称为光电子。
光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。
当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便获得这光子的全部能量hv，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W，电子就会从金属中逸出。
按照能量守恒原理有：（1）上式称为爱因斯坦方程，其中m和m是光电子的质量和最大速度，是光电子逸出表面后所具有的最大动能。
它说明光子能量hv小于W时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v0=W/h，称为光电效应的极限频率（又称红限）。
不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。
由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。
这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。
显然，有（2）代入（1）式，即有（3）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。
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，只与光子ν的频率成正比，，将（3）式改写为（4）上式表明，截止电压是入射光频率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：（5）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（5）求出普朗克常数h。
其中是电子的电量。
图2 U0-v 直线2.光电效应的伏安特性曲线图3是利用光电管进行光电效应实验的原理图。
光电效应测普朗克常量实验报告
光电效应测普朗克常量实验报告1.引言光电效应是指金属表面被光照射时，光子与金属中自由电子相互作用，将光子的能量转化为电子的动能，从而产生电流的现象。
普朗克常量是描述光电效应的重要物理常量，它与光子的能量之间存在着一种基本关系。
本实验旨在通过测量不同波长的光照射下，光电流随光强度变化的实验数据，并利用实验数据计算普朗克常量。
2.实验仪器和原理本实验使用的主要仪器有：石英光电管、可调光源、微安表、测微器等。
光电管是一种将光信号转化为电信号的装置，它的工作原理是当光子通过光电管时，会与金属中的电子发生作用，使电子获得一定动能，从而产生电流。
光电管经过光阑限制只能接收到一束经过光衰减器调节的光，调节光强度可以通过改变光衰减器的旋钮来实现。
3.实验步骤1)首先，通过调节光源的光强度，使得微安表刻度在合适的量程范围内，并记录下光源的功率。
2)为了确定光电流与光强度之间的关系，可以通过固定光源功率，逐渐改变入射光的波长，测量光电流随光强度变化的实验数据。
3)将实验数据整合，并画出光电流随光强度的曲线图。
4)利用实验数据计算普朗克常量。
4.结果与分析根据实验数据整理后，我们得到了光电流随光强度变化的曲线图。
在实验过程中，我们发现当光源功率较小时，光电流与光强度之间存在线性关系；但当光源功率增大时，光电流与光强度之间出现饱和现象。
这是因为当光源功率较小时，每个光子与光电管中的电子发生作用的概率较小，因此光电流与光强度存在线性关系；而当光源功率较大时，大量光子与电子作用，光电流已接近饱和状态，无法再继续增大。
利用实验数据计算得到的普朗克常量与理论值相比较，可以发现它们在实验误差内是一致的。
这说明通过测量光电流与光强度的关系，我们能够较为准确地测量出普朗克常量。
5.实验误差分析和改进措施1)采用更为精确的仪器和测量方法，如使用高精度的功率计和微安表。
2)提高实验的精度，增加实验重复性，减小人为操作的影响。
3)通过加大光衰减器的步长，并且测量多个数据点，可以更好地捕捉到光电流与光强度之间的关系。
光电效应以及普朗克常数的测量
实验二十九 光电效应及普朗克常数的测量光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。
光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。
普朗克常数是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ⋅⨯=-3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。
1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。
1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。
因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。
作为第一个在历史上实验测得普朗克常数的物理实验，光电效应的意义是不言而喻的。
一、实验目的1． 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
2． 测量普朗克常数h 。
二、实验仪器仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大图1 仪器结构示意图1 2 3 4 5 6 7 8 91测试仪； 2光电管暗盒； 3光电管； 4光阑选择圈； 5滤色片选择器）构成，仪器结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。
汞灯：可用谱线、、、、、滤色片：5片，透射波长、、、、光阑：3片，直径分别为2mm、4mm、8mm光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K），光谱响应范围320~700nm，暗电流：I≤2×10-13A（-2V≤U AK≤0V）光电管电源：2档，-2～0V，-2～＋30V，三位半数显，稳定度≤%微电流放大器：6档，10-8～10-13A，分辨率10-13A，三位半数显，稳定度≤%。
图2 测试仪面板图三、实验原理1、光电效应爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，即E=h，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。
光电效应测普朗克常量实验报告范文
光电效应测普朗克常量实验报告范文一、实验题目二、实验目的1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。
三、仪器用具ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪四、实验原理1、光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。
为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为式中，为普朗克常数，它的公认值是=6.626。
按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。
爱因斯坦提出了著名的光电方程：（1）式中，为入射光的频率，m为电子的质量，v为光电子逸出金属表面的初速度，1mv2为被光线照射的金属材料的逸出功，2为从金属逸出的光电子的最大初动能。
由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。
这个相对于阴极为负值的阳极电位U0被称为光电效应的截止电压。
显然，有（2）代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光电子能量hW，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是Wh，通常称为光电效应的截止频率。
不同材料有不同的逸出功，因而0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，只与光子的频率成正比，，将（3）式改写为（4）上式表明，截止电压U0是入射光频率的线性函数，如图2，当入射光的频率0时，截止电压U00，没有光电子逸出。
大学物理实验光电效应测普朗克常数课后问题解答
光电效应测普朗克常数1.简述爱因斯坦光电效应方程的物理意义E=hv-W一束光打到一块金属上，光的；频率是v ，我们知道 hv 是一个光子的能量，即这束光的最小的能量，金属中电子要摆脱原子核的束缚飞出金属表面就需要吸收能量，及吸收一个光子，但是如果光子的能量不足以让电子飞出金属表面，电子式飞不出来的，我们就没看到有光电子。
若是能量大于所需能量（即逸出功W），就可以发生光电效应（更确切的说是外光电效应，还有一个就是内光电效应，即吸收了光子发生跃迁，没有脱离金属），并且多余的能量转化为光电子的动能，即E2.举例说明光电效应的应用利用光电效应可以把光信号转变为电信号，动作迅速灵敏，因此利用光电效应制作的光电器件在工农业生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用．光电管就是应用最普遍的一种光电器件．光电管的类型很多．图7-3甲是其中的一种．玻璃泡里的空气已经抽出，有的管里充有少量的惰性气体（如氩、氖、氦等）．管的内半壁涂有逸出功小的碱金属作为阴极K．管内另有一阳极A.使用时照图7-3乙那样把它连在电路里，当光照射到光电管的阴极K时，阴极发射电子，电路里就产生电流．光电管不能受强光照射，否则容易老化失效．光电管产生的电流很弱，应用时可以用放大器把它放大．光控继电器工业生产中的大部分光电控制设备都用光控继电器．图7-4是光控继电器的示意图．它由电源、光电管、放大器、电磁继电器几部分组成。
当光照射光电管时，光电管电路中便产生电流，经放大器放大后，使电磁铁M磁化，把衔铁N吸住；没有光照射光电管时，电路中没有电流，衔铁N在弹簧的作用下就自动离开M．如果把衔铁N跟控制机构相连，就可以达到自动控制的目的．光控继电器在工业上可以用于产品的自动计数、安全生产等方面．用于自动计数时，可以把产品放在传送带上，光源和光电管分别放在传送带的两侧，每当传送带上输送过去一个产品时，光线被挡住一次，光控继电器就放开衔铁一次，由衔铁控制的计数器的数字就加一．工人在冲床、钻床、锻压机械上劳动时，如有不慎，容易出事故．为保证安全，可以在这些机床上安装光控继电器．当工人不慎将手伸入危险部位时，由于遮住了光线，光控继电器就立即动作，使机床停下来，避免事故的发生．有声电影最早的电影是没有声音的．后来虽然有了声音，但那是靠留声机来配合影片播放的．声和影配合不好时，效果当然不好．我们现在能够看到声和影完全配合一致的有声电影，还是多亏了光电管．影片摄制完后，要进行录音．录音时通过专门的设备使声音的变化转变成光的变化，从而把声音的“像”摄制在影片的边缘上，形成宽窄变化的暗条纹，这就是影片边上的音道．放映电影时，利用光电管把“声音的照片”还原成声音．方法是：在电影放映机中用强度不变的极窄的光束照射音道，由于影片上各处的音道宽窄不同，所以在影片移动的过程中，通过音道的光的强度也就不断变化；变化的光射向光电管时，在电路中产生变化的电流，把电流放大后，通过喇叭就可以把声音放出来．3.何谓电子逸出功电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量,称为逸出功。
光电效应及普朗克常数测定
THQPC－1型普朗克常数测定仪（光电效应实验仪）光电效应及普朗克常数测定前言量子论是近代物理的基础之一，而光电效应可以给量子论以直观、鲜明的物理图像，随着科学技术的发展，光电效应已广泛用于工农业生产、国防和许多科技领域。
普朗克常数（公认值h=6.62619×10-34J.s.）是自然科学中一个很重要的常数，它可以用光电效应法简单而又准确地求出，所以，进行光电效应实验并通过实验求取普朗克常数有助于学生理解量子理论和更好地认识h这个常数。
1887年H·赫兹在验证电磁波存在时意外发现，一束光照射到金属表面，会有电子从金属表面逸出，这个物理现象被称为光电效应。
1888年以后，W·哈耳瓦克期、A·T斯托列托夫、P·勒纳德等人对光电效应作了长时间地研究，并总结了光电效应的基本实验事实：（1）光电流与光强成正比；（2）光电效应存在一个截止频率，当入射光的频率低于某一阈值υ0时，不论光的强度如何，都没有光电子产生；（3）光电子的动能与光强无光，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，停止光照，即无光电子产生。
一、实验目的1．通过对实验现象的观测与分析，了解光电效应的规律和光的量子性。
2．观测光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的截止电压。
3．了解光的量子理论与波动理论，并验证爱因斯坦方程进而求出普朗克常数。
二、实验仪器1．THQPC-1型普朗克常数测定仪微电流测试仪；1THQPC－1型普朗克常数测定仪（光电效应实验仪）2．THQPC-1型普朗克常数测定仪测试台。
三、实验原理爱因斯坦认为从一点发出的光，不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，而是以hυ为能量单位（光量子）的形式一份一份地向外辐射，至于光电效应，是具有能量hυ的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个电子而造成的。
光电效应法测普朗克常量
光电效应法测普朗克常量光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面逸出的现象。
在光电效应实验中，光显示出它的粒子性质，这一现象对于认识光的本质及早期量子理论的发展具有划时代的深远意义。
【实验目的与要求】1.掌握光电效应的规律，加深对光的量子性的理解；2.测量普朗克常量h ；3.了解计算机采集数据、处理数据的方法。
【实验原理】当光照射金属表面时，光能量被金属中的电子吸收，使一些电子逸出金属表面，这种现象称为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
普朗克常数h 是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量子”假设中的一个普适常量。
其值为h =6.626755×10-34J ·s -1。
光电效应的实验原理如图4-1所示。
入射光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子在电场力的作用下向阳极A 迁移形成光电流，改变外加电压U AK ，测出光电流I 的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线，如图4-2所示。
光电效应的基本实验事实如下：（1）当入射光频率不变时，饱和电流与入射光强成正比，由图4-2可见，对一定的频率，有一电压U 0，当0U U AK （为负值）时，电流为零，因此U 0被称为截止电压。
对于不同频率的光，其截止电压的值不同。
（2）作截止电压U 0与频率ν的关系图如图4-3所示。
U 0与ν成正比关系。
当入射光频率低于某极限ν0（ν0随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
而只要入射光的频率大于ν0，就有光电子逸出。
ν称为红限频率。
图4-1实验原理图4-2光电管的伏安特性曲线（3）根据爱因斯坦的光量子理论，频率为ν的光子具有能量νh E =，h 为普朗克常数。
当电子吸收了光子能量νh 后，一部分消耗于电子的逸出功A ，另一部分就转变为电子离开金属表面后的初始动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：A mv h +=2021ν（1） 在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压U AK ，并逐渐增大反向电压，由于它对光电子从阴极K 向阳极A 运动起到阻碍作用，所以回路中的电流强度随之减小。
光电效应-测定普朗克常量
3.小结:对实验中出现的问题进行讨论和分析。
将“伏安特性测试/截止电压测试”状态键为伏安特性 测试状态。将“电流量程”选择开关置于10－10A并 重新调零.
(1)将直径为2mm的光阑及波长435.8nm的滤光片插 在光电管入射窗孔前;
(2)手动模式下测量伏安特性曲线，每2伏取一电压值， 记录一电流值到表2中。
表2
I U AK关系
L 400mm
435.8n m
-1 1 3 5 7
U AK (V)
光阑
2mm
I (1010 A)
四、 数据处理
1. 用作图法:在坐标纸上作出 Uc-v 关系曲线
求出普朗克常数h，并与公认值h0比较。
e 1.6021019C h0 6.6261034 J S
2. 根据表2的数据，在坐标纸上作出UAK -I关
(2) 测试仪调零：盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，“电流量 程”选择置于所选档，旋转“电流调零” 旋钮使“电流表” 指 示为零。按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。 （注意：只在调换“电流量程”时仪器调零)
(3) 调整光路：先取下光电管暗箱遮光盖，将直径为2mm的光 阑及波长为365.0nm的滤光片插在光电管入射窗孔前，再取 下汞灯的遮光盖，使汞灯的出射光对准光电管入射窗孔。 （注意：严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管）
2)光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强 无关。
3)光电效应的瞬时性。 实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无 论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，响应时间不超过10-9 秒（1ns）。
4)入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内 由单位面积上逸出的光电子数目。
用光电效应法测普朗克常数
①暗电流。光电管没有受到光照时也会产生电流，称为暗电流，它是由于热电子发射和光电管管壳漏电等原因造成的。
7)拿下遮光盖，等到电流稳定后点击【实验】/【开始实验】下拉菜单即开始实验，等到数据采集完成以后，点击“取截止电压按钮”，这时截止电压即在对应的位置显示出来。
8)依次换上波长为405nm、436nm、546nm、577nm的滤色片，重复以上步骤。并取相应的截止电压值。
9)五种波长的实验都完成相应的截止电压也分别取出后，击【实验】/【计算】，即可算出斜率，普朗克常数实验值，及实验误差。
过 秒）。停止光照，即无光电子产生。
这些实验规律，无法用人们当时所熟知的麦克斯韦经典电磁理论来解释。
2．爱因斯坦方程Einstein equation
爱因斯坦光量子假说成功地解释了这些实验规律。他认为从一点发出的光不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，他假设光是由能量为hν的粒子（称为光子）组成的，其中h为普朗克常数，当光束照射金属时，以光粒子的形式射在金属表面上，金属中的电子要么不吸收能量，要么吸收一个光子的全部能量hν。只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需要的逸出功 时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。根据能量守恒有
实验原理
1．光电效应photoelectric effect
一束光照射到金属表面，会有电子从金属表面逸出，这个物理现象称为光电效应。它是1887年赫兹在验证电磁波存在时意外发现的现象。在赫兹发现光电效应之后，哈耳瓦克斯、斯托列托夫、勒纳德等众多科学家对光电效应作了长时间地研究，并总结出了光电效应的基本实验规律如下：
光电效应测量普朗克常量
光电效应测量普朗克常量1. 引言光电效应是指在某些物质表面照射光线后，会发生电子的发射现象。
这一现象的研究在量子力学的发展中起到了重要的作用，而与之相关的普朗克常量则是量子力学中的基本常量之一。
本文将探讨如何通过测量光电效应来确定普朗克常量的值。
2. 光电效应的基本原理光电效应的基本原理可以用以下几个方面加以描述：2.1 光电效应的定义光电效应是指当光线照射在金属表面或半导体中时，电子从固体表面解离的现象。
在光电效应中，光子的能量被转化为电子的动能，并且只有当光子能量大于或等于某一临界频率时，光电效应才会发生。
2.2 光电效应的基本方程光电效应的基本方程可以表示为：E=ℎf−ϕ其中，E是电子的动能，ℎ是普朗克常量，f是光的频率，ϕ是材料的逸出功。
根据这个方程，可以看出只有当光的频率大于逸出功时，电子才能从固体表面解离，从而发生光电效应。
2.3 光电效应的测量方法测量光电效应一般可以通过下列步骤进行：1.准备一个光电效应实验装置，其中包括一个金属或半导体样品、一个光源、一个电磁波谱仪和一个电子能量分析器。
2.调节光源的频率，使其逐渐超过样品的临界频率。
3.同时测量逸出电子的动能和光源的频率，并记录数据。
4.根据光电效应的基本方程，计算普朗克常量的值。
3. 测量普朗克常量的重要性测量普朗克常量的值对于量子力学的发展具有重要的意义。
普朗克常量是定量描述量子效应的基本常数之一，它的测量结果直接反映了光电效应中电子-光子相互作用的本质。
此外，普朗克常量还与其他一些重要的物理常量（如电子电荷、光速等）有一定的关联性。
因此，测量普朗克常量可以帮助我们更好地理解和解释量子力学的各种现象。
4. 光电效应测量普朗克常量的实验流程下面将介绍一种常用的实验流程，用于测量普朗克常量：4.1 实验准备1.准备一个金属样品和一个光源。
常用的金属样品有铜、锌等。
2.确定金属样品的逸出功。
逸出功是指光子能量刚好等于金属中的电子克服金属束缚力的最小能量。
光电效应测普朗克常数的三种方法
— 52 —
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
A FEW METHODS TO MEASURE PLANCKS CONSTANT BY PHOTOEMISSION
Wu Lijun Li Qian (Shenyang Ligong University ,Shenyang ,110168)
Abstract :This paper briefly introduces the basic principles to measure plancks constant by photoemission and the three methods to measure cut - off voltage. Plancks constant is measured respectively in three methods ,with the experiment data processed and calcuated ,and the experiment result analyzed and discussed. Keywords :photoemission ;plancks constant ;cut - off voltage
0. 527
同样利用一元线性最小二乘法处理表 3 。通过计算 (过程详见附录 3) 得 h2 = 7. 03 ×10 - 34 (J ·S)
| E2 =
h2 - h0| h0
=
|
7.
03
×10 6.
- 34 - 6. 626 626 ×10 - 34
×10
光电效应测普朗克常量
光电效应测普朗克常量
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
这个现象在物理学中被称为光电效应。
光电效应的发现对于量子力学的发展有着重要的意义，因为它揭示了光的粒子性质。
在光电效应中，金属表面所发射出的电子的动能与光的频率有关。
这个关系可以用普朗克常量来表示。
普朗克常量是一个基本的物理常量，它的数值为6.62607015×10^-34 J·s。
普朗克常量的大小决定了光的粒子性质，也决定了光电效应中电子的动能与光的频率之间的关系。
测量普朗克常量是一项非常重要的实验。
目前，有许多种方法可以用来测量普朗克常量，其中一种方法就是利用光电效应。
通过测量光的频率和电子的动能，可以计算出普朗克常量的数值。
在实验中，需要使用一些特殊的设备来测量光电效应。
其中最常用的设备是光电管。
光电管是一种可以将光能转化为电能的装置。
当光线照射到光电管的金属表面时，金属表面会发射出电子。
这些电子会被收集到光电管的阳极上，从而产生电流。
通过测量电流的大小和光的频率，可以计算出普朗克常量的数值。
光电效应是一种重要的物理现象，它揭示了光的粒子性质。
通过测量光电效应，可以计算出普朗克常量的数值。
这项实验对于量子力学的发展有着重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
-56.0 -1.59 -30.0 -0.80
-54.0 -1.42 -20.0 -0.75
461.5nm U I
461.5nm
461.5nm U-I特 性 曲 线 -20 -25 -30 -35
拟合曲线 I vs. U
μA
-40 -45
X: -0.9751 Y: -44.83
I/
-50 -55 -60 -65 -70 -3.5 -3 -2.5 U/V -2 -1.5 -1 Ua
-56.0 -1.26 -30.0 -0.53
-54.0 -1.10 -20.0 -0.49
545.5nm 545.5nm
545.5nm U-I特 性 曲 线 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -3.5 -3 -2.5 -2 U/V -1.5 -1 -0.5 Ua
X: -0.6797 Y: -45.39
【体会】
通过本次实验，我掌握了如何测量普朗克常量，以及如何获得阴极材 料的红限频率和逸出功对理论中的光电效应加深了理解锻炼了自己的能力 实验。
【思考题】
1.消去暗电流：在无光照的条件下，在光电管俩端加载-3.5v 的电压，然后可见微 安表的读数为当前的暗电流值；然后调节微安表调零旋钮，使微安表指零， 在进行试验，这样在后续读取的数据中，暗电流的值实际上已经被减去，消 除了暗电流对最终实验结果的影响。 2.阴极的暗电流使得实验中测得的阴极电流增大，而阳极的暗电流使得阴极电流 因为被抵消而减小，因而从 U-I 曲线上来看，阴极电流的存在使得曲线整体 向下偏移实际值，而阳极暗电流的存在使得曲线向上偏移实际值。但从实验 中看来，由于总体上加载的是指向阴极的负向电压，因此，阴极暗电流在这 里体现出来的影响远远大于阳极的暗电流，致使后者可以忽略。 3.所取波长非整数因为画 v-U 图时所用为频率，非整数波长是为了保证频率比较 整齐，使作图较准确 在以后的实验中应有全局观念，不能只考虑做实验时的方便，还应考虑 实验数据处理的简单性和准确性 4.在数据处理中发现 Ua 取值很粗糙，因而导致最终计算得到的普朗克常量误差 较大，建议在实验中多取几组 U-I 以尽可能的逼进 U 饱和区，从而确定截止 电压 U。 对反向电流较大饱和速度很慢的情况，可对数据进行曲线拟合采用曲率 法去顶截止电压，可提高精度。
零点修正值：-0.02nm U 400.0nm U 400.0nm I I -70.0 -3.50 -56.0 -1.68 -68.0 -3.21 -54.0 -1.57
I 单位：10−5 μA -66.0 -2.99 -52.0 -1.48 -64.0 -2.67 -50.0 -1.38
U 单位：V -62.0 -2.32 -48.0 -1.34 -60.0 -2.07 -40.0 -1.18 -58.0 -1.44 -30.0 -0.67
-54.0 -1.26 -20.0 -0.63
500.0nm U I
500.0nm
500.0nm U-I特 性 曲 线 -20
拟合曲线 I vs. U
X: -0.83 Y: -44
-30
I/
μA
-40
-50 Ua
-60
-70 -3.5 -3 -2.5 -2 U/V -1.5 -1 -0.5
U U
I I
-70.0 -3.50 -52.0 -0.96
-68.0 -2.96 -50.0 -0.86
-66.0 -2.59 -48.0 -0.77
-64.0 -2.18 -46.0 -0.70
-62.0 -1.91 -44.0 -0.65
-60.0 -1.66 -42.0 -0.63
-58.0 -1.49 -40.0 -0.60
Ua
-1
-0.5
v-Ua 表格 λ(nm) V(Hz) Ua(V) 400.0 7.5e+14 1.279 428.5 7.0e+14 1.172 461.5 6.5e+14 0.975
v-Ua直 线 1.2 1 0.8
500.0 6.0e+14 0.83
545.5 5.5e+14 0.6797
600.0 5.0e+14 0.5201
拟合曲线 I vs. U
U U
I/
μA
I I
-70.0 -3.50 -52.0 -0.85
-68.0 -3.14 -50.0 -0.75
-66.0 -2.74 -48.0 -0.66
-64.0 -2.28 -46.0 -0.58
-62.0 -1.93 -44.0 -0.55
-60.0 -1.64 -42.0 -0.51
-68.0 -3.11 -50.0 -1.29
-66.0 -2.72 -48.0 -1.21
-64.0 -2.45 -46.0 -1.15
-62.0 -2.17 -44.0 -1.10
-60.0 -1.96 -40.0 -1.04
-58.0 -1.80 -30.0 -0.96
-56.0 -1.64 -20.0 -0.90
-54.0 -1.49
428.5nm 428.5nm
428.5nm U-I特 性 曲 线 -20 -25 -30 -35 拟合曲线 I vs. U
μA
-40 -45
X: -1.172 Y: -47.04
I/
-50 -55 -60 -65 -70 -3.5 -3 -2.5 U/V -2 -1.5 -1 Ua
U
I
-70.0 -3.50 -52.0 -1.28
-68.0 -3.38 -50.0 -1.16
-66.0 -2.91 -48.0 -1.09
-64.0 -2.56 -46.0 -1.02
-62.0 -2.23 -44.0 -0.96
-60.0 -1.98 -42.0 -0.91
-58.0 -1.76 -40.0 -0.89
U
I
-70.0 -3.50 -52.0 -1.16
-68.0 -3.01 -50.0 -1.04
-66.0 -2.64 -48.0 -0.96
-64.0 -2.31 -46.0 -0.88
-62.0 -2.05 -44.0 -0.83
-60.0 -1.81 -42.0 -0.79
-58.0 -1.61 -40.0 -0.76
400.0nm U-I特 性 曲 线 -20 -25 -30 -35 -40 拟合曲线 I vs. U
μA
X: -1.279 Y: -45.76
-45 -50 -55 -60 -65 -70 -3.5 -3 -2.5 U/V -2 -1.5 -1 Ua
U U
I/
I I
-70.0 -3.50 -52.0 -1.37
-58.0 -1.44 -40.0 -0.47
-56.0 -1.19 -30.0 -0.41
-54.0 -1.01 -20.0 -0.37
600nm 600nm
600nm U-I特 性 曲 线 -20 -25 -30 -35
X: -0.5201 Y: -42.8
拟合曲线 I vs. U
μA I/
-40 -45 -50 -55 -60 -65 -70 -3.5 -3 -2.5 -2 U/V -1.5
拟合曲线 Ua vs. v
Ua/V
0.6 0.4 0.2 0
0
1
2
3
4 v/Hz
5
6
7 x 10
14
由上拟合公式可得 Ua=3.094e-15 v – 1.025
h ������ 对应到本实验中的物理量，得到 =3.094e-15, =1.025 ������ e 经计算得到： 普朗克常量为 h=4.957e-34 J.s 阴极电子的金属溢出功 A=1.642e-19 J 阴极材料的红限频率 v=3.313e+14 Hz