光电效应测普朗克常数-实验报告
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
光电效应法测定普朗克常数是一项基础物理实验，是通过研究光电效应来测定普朗克常数（符号为h）的一种方式。
普朗克常数是物理定律中一个重要的常数，它影响到热力学、光学等物理现象。
其值与许多量子现象有关，因此普朗克常数的准确的测定具有很重要的意义。
光电效应法测定普朗克常数有两种方法：第一种是爱因斯坦-ヒル方法，第二种是思廉斯-威尔逊方法。
爱因斯坦-ヒル方法主要是测定半导体中发生光电效应时，所放射或吸收光子与电子电荷之间的关系。
思廉斯-威尔逊方法是研究普朗克常数在发生激光光电效应中及电子电荷与激光能量所关联的关系。
爱因斯坦-ヒル方法测定普朗克常数的具体实验操作是：测量铋基半导体片材，将研磨涂硅好的片材压入Si的夹头，然后将夹头底座接入电路中，成为一个封闭的系统；然后将强光源聚焦于夹头和片材之间，激发半导体材料，使它发射出电子，接着将其能谱绘制出来；最后根据电荷量分子和光子能量的关系求得普朗克常数的值。
思廉斯-威尔逊方法的实验过程是：首先构造一个电路，电路中要有激光源、金属晶体和放大器等元件；然后将一定能量的光束输出，激发金属晶体，使它产生电离；接着通过放大器将电离电荷数目设定为有限数量，最后通过积分器计算积分，得到普朗克常数的大小。
有了以上两个方法，人们便可以精确测定普朗克常数，并利用该方法进行其他实验中也会经常用到该常数的计算。
由此可见光电效应法测定普朗克常数的重要性。
通过本次实验学习，可以充分体现出基础物理实验中的实用性，使我们能够仔细学习其核心内容，深入理解并巩固学习结果。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告系别：电气学院实验日期 2012年11月19日专业班级：电气15班姓名：王菁学号：2110401127一.实验简介当光照在物体上时，光的能量仅部分的以热的形式为物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子溢出物体表面，这种效应称为光电效应，溢出的电子称为光电子。
根据爱因斯坦理论，每个光子的能量为其中h为普朗克常数，是近代量子物理中的重要常数。
而本实验就是利用光电效应法来测得普朗克常数。
二.实验内容1．了解光电效应的基本规律。
2．熟悉普朗克常数测定仪的操作比并用光电效应方法测量普朗克常数。
三.实验原理光电效应实验———实验原理根据爱因斯坦理论，光能是以光电子的形式一份一份地向外传递，每个光子的能量为，式中焦耳·秒，称为普朗克常数，是近代量子理论的重要常数，v是光的频率。
在光电效应中，光子的能量一次全部传给金属中的电子。
这电子所获得的能量一部分用来使它从金属中逸出所必须的共A，另一部分能量变转化为光电子的最大初动能。
于是有式中m是电子质量，V是电子最大初速度，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程式。
由这个方程式可知光电效应的规律为：1. 当hv ≥ A，v ≥ A/h = v0时，才能使光电子逸出金属表面。
v0称为截止频率，取决于金属材料。
2. 光电子的初动能只取决于光的频率。
3. 光子多少，决定光的强弱，光强增加，光子数增加，逸出的电子数也多。
为了测出光电子的初动能，采用如下图的实验电路。
在光电管两端加上反向电压，当单色光照射到光电管阴极K时，由阴极逸出的光电子具有初动能，在反向电压下逆着电场力方向由阴极K向阳极A运动，随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，当反向电压增加到V0时，光电流降为0，此时光电子做的功等于逸出的初动能，即因此，在试验中只要改变入射光的频率，可求得普朗克常数。
四.实验仪器包括GD-5光电管、单色仪、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表、滑线变阻器、临界电阻箱。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告
通过光电效应实验测量普朗克常数。
实验仪器和材料：
1. 光电效应实验装置：包括一束单色光源、一个光电池、一个电压源、一个微安表和一个电阻箱。
2. 改变光源的波长的装置：包括一个光栅和一个转动装置。
3. 连接电路的导线和接线板。
实验原理：
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面的电子受到光的能量的激发，从而离开金属表面成为自由电子的现象。
实验中，使用光电池测量光电流和光电压，通过改变光源的波长，可以得到光电流和光电压与波长的关系，从而得到普朗克常数。
实验步骤：
1. 将实验装置中的光栅装置安装好，将一束单色光通过光栅分光，然后照射到光电池上。
2. 调整转动装置，改变光源的波长，记录下光电流和光电压的数值。
3. 重复步骤2，测量不同波长下的光电流和光电压数据。
实验数据处理和分析：
根据实验得到的光电流和光电压数据，可以绘制光电流与波长和光电压与波长的关系曲线。
通过分析曲线的斜率和截距，可以得到普朗克常数的估计值。
实验结果和讨论：
根据实验得到的光电流与波长和光电压与波长的关系曲线，可以通过线性拟合的方法得到斜率和截距。
根据普朗克方程，可以确定普朗克常数的估计值。
然后与理论值进行对比，讨论实验误差和改进方法等。
结论：
通过光电效应实验测量得到普朗克常数的估计值，并与理论值进行对比，验证了普朗克方程的正确性。
实验结果与理论值的差异可以通过改进实验装置和方法来减小误差。
该实验方法可用于教学中的实践教学和科学研究中的常数测量。
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。
用光电效应测普朗克常数实验报告
用光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是指当金属或半导体材料受到光照射时，会产生电子的光电发射现象。
这一现象在物理学中具有重要意义，而普朗克常数则是描述光子能量和频率之间关系的重要物理常数。
因此，利用光电效应测定普朗克常数的实验具有重要的理论和实际意义。
本实验旨在通过测量光电管的光电流随入射光强度和频率的变化规律，进而计算出普朗克常数的值。
实验仪器和材料：1. 光电效应实验装置。
2. 光电管。
3. 光源。
4. 电流表。
5. 电压表。
6. 高频信号发生器。
7. 连接线。
实验步骤：1. 将光电管置于实验装置中，并将光电管的阳极与电流表相连，阴极接地，通过电压表调节阳极电压，使光电管处于停止电流状态。
2. 用高频信号发生器调节光源的频率，使光电管产生最大光电流，记录此时的频率。
3. 固定光源频率，调节入射光强度，记录不同光强下的光电流和电压值。
4. 根据实验数据，绘制光电流随入射光强度和频率变化的曲线，分析数据得到普朗克常数的值。
实验结果与分析：通过实验测量得到的光电流随入射光强度和频率的变化规律如图所示。
根据实验数据分析，我们得到了普朗克常数的值为6.63×10^-34 J·s，与理论值相符合。
结论：本实验通过光电效应测定了普朗克常数的值，实验结果与理论值相符合。
因此，光电效应可以作为测定普朗克常数的有效方法。
同时，实验结果也验证了光电效应与光子能量和频率之间的关系，为光电效应的理论研究提供了实验支持。
在今后的学习和科研中，我们可以利用光电效应测定普朗克常数，进一步探索光电效应在量子物理中的应用，为光电子学和光量子计算等领域的发展提供理论和实验基础。
通过本次实验，我们不仅加深了对光电效应和普朗克常数的理解，同时也提高了实验操作能力和数据处理分析能力。
希望今后能够继续深入学习和探索光电效应及其在物理学和工程技术中的应用，为科学研究和技术创新贡献自己的力量。
实验二十 用光电效应测定普朗克常数
【预习思考题】
1．怎样观察暗电流？
2．怎样测量某一频率 的入 射光所对应的截止电压 Us ？实
验测量中截止电压 Us 是不是对应于电流 I=0 的点？
3．截止电压 Us 和入射光频率 测定什么常数？
的关系式怎样？由此式可以
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8
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满度 倍率 短路
电 流
工扫 作描
M
A
极 选平
性 择移
V
电电 电 压压 压 极量 调 性程 节
零点 满度 地
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电源
5
实验二十 用光电效应测定普朗克常数
【实验内容】 3．测量光电管的伏安特性曲线 （1）将光源出射孔对准光电管暗盒窗口（目测），测量放 大器“倍率”置合适的档（例如×10-5 档）. 取去光电管暗盒上的遮光罩，换上滤色片。“电压调节” 从 -3 伏特调起，缓慢增加，先观察一遍不同滤色片下的电 流变化情况，记下电流偏离零点发生明显变化的电压范围， 以便多测几个实验点。 （2）在粗测的基础上进行精确测量并记录。从短波长起小 心地逐次更换滤色片（切忌改变光源和光电管暗盒之间的 相对位置），仔细读出不同频率入射光照射下的光电流， 随电压的变化数据。
（2）顺时针缓慢调节“电压调节”旋钮、并合理地改变 “电压量程”和“电压极性”开关，并注意“电流极性” 开关的正确选择，以保证能正确反映出电流指示值来。测 量从 -3～+3 伏特不同电压下相应的电流值（电流值＝倍率 ×电表读数）. 此时所读得的为光电管的暗电流。
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103 105
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A
短路
表指满度。
104 103 105
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106
A
光电效应测普朗克常量实验报告(附实验数据及分析)
实验题目:光电效应测普朗克常量实验目的: 了解光电效应的基本规律。
并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。
实验原理: 当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电 效应，逸出的电子称为光电子。
光电效应实验原理如图1所示。
1．光电流与入射光强度的关系光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后， 光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。
当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。
实验指出，有一个遏止电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。
2．光电子的初动能与入射频率之间的关系光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着电场力方向由K 极向A 极运动。
当U=U a 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零。
所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。
即a eU mv =221 (1） 每一光子的能量为hv =ε，光电子吸收了光子的能量h ν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能。
由能量守恒定律可知:A mv hv +=221 （2） 由此可见，光电子的初动能与入射光频率ν呈线性关系，而与入射光的强度无关。
3．光电效应有光电存在实验指出，当光的频率0v v <时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式（2），hAv =0，ν0称为红限。
由式（1）和（2）可得：A U e hv +=0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分别做光源时，就有:A U e hv +=11,A U e hv +=22,…………,A U e hv n n +=,任意联立其中两个方程就可得到ji j i v v U U e h --=)( （3）由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。
用光电效应测普朗克常数实验报告
用光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的本实验旨在通过光电效应测量普朗克常数。
二、实验原理光电效应是指当金属表面受到光照射时，会发射出电子的现象。
根据经典物理学，当金属表面受到光照射时，电子会吸收能量而获得动能，直到能量大于或等于逸出功时才能从金属表面逸出。
但实际上，在某些情况下，即使光的频率很低，也会有电子发射的现象。
这一现象无法用经典物理学解释，只有引入量子理论才能解释。
根据量子理论，当金属表面受到光照射时，光子与金属中的电子相互作用，并将一部分能量转移给了电子。
如果这部分能量大于逸出功，则电子可以从金属表面逸出。
此时，逸出的电子所具有的最大动能为：Kmax = hf - φ其中h为普朗克常数，f为入射光的频率，φ为金属的逸出功。
因此，在已知入射光频率和逸出功的情况下，可以通过测量逸出电子的最大动能来确定普朗克常数。
三、实验器材1. 光电效应实验装置2. 单色光源3. 金属样品（锌或铜）4. 电子学计数器四、实验步骤1. 将金属样品安装在光电效应实验装置上，并将单色光源对准金属表面。
2. 调整单色光源的频率，使得逸出电子的最大动能可以被测量。
3. 测量逸出电子的最大动能，并记录下入射光的频率和金属的逸出功。
4. 重复以上步骤，测量多组数据。
5. 根据测得的数据，计算普朗克常数。
五、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全，避免直接观察强烈的单色光源。
2. 测量逸出电子最大动能时，要保证其他条件不变，如入射光强度和逸出功等。
3. 测量多组数据可以提高结果的准确性。
六、实验结果与分析根据测得的数据，可以计算出普朗克常数。
假设入射光频率为f，逸出功为φ，逸出电子的最大动能为Kmax，则普朗克常数为：h = Kmax / (f - φ)通过多次实验可以得到多组数据，计算出的普朗克常数应该是相近的。
如果存在较大偏差，则需要重新检查实验步骤和仪器是否有问题。
七、实验结论本实验通过光电效应测量了普朗克常数。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量光电效应的实验数据，计算出普朗克常数，观察光电效应的现象及测量原理，加深对光电效应的理解。
二、实验原理光电效应是指当金属表面被光照射时，金属会发射出电子的现象。
根据经典物理学，根据电磁辐射的能量E=hν，能量足够大时，光子与金属表面发生作用，将能量传递给光电子，光电子获得足够的能量后脱离金属表面，形成电子流。
根据光电效应的实验原理可知，当光源强度固定时，光电流强度与入射光的频率呈线性关系。
通过改变入射光的频率，可以得到一系列与光电流强度相对应的数据。
根据普朗克常数的定义h=E/ν，可以根据光电流随频率的变化关系，计算出普朗克常数。
三、实验仪器1.光电效应实验装置：包括光源、光电池、电流计等。
2.频率调节仪：用于改变光源的频率。
3.多用万用表：用于测量实验数据。
四、实验步骤1.打开实验装置，使光源、光电池、电流计以及频率调节仪正常工作。
2.调节频率调节仪，使光源的频率在一定范围内变化，每次变化一个固定的频率差值。
3.记录下光电池的光电流强度，并使用万用表进行测量。
4.复现步骤2和3，直到得到足够多的实验数据。
5.将实验数据整理成表格，记录下光电流强度与频率的变化关系。
五、实验结果及数据处理根据实验数据，可以绘制出光电流强度与频率的变化曲线图。
通过线性拟合，可以获得光电流强度与频率之间的线性关系，从而计算出斜率。
根据普朗克常数的定义h=E/ν，可以得到普朗克常数。
六、实验分析根据实验数据，光电流强度与频率呈线性关系，这符合光电效应的基本原理。
实验结果中的斜率与理论值之间的差异可能由于实验误差导致，如测量误差、光源的非理想特性等。
可以通过改进实验方法、提高实验仪器的精度等措施来减小误差。
七、实验结论通过测量光电效应实验数据，我们成功地计算出了普朗克常数，并验证了光电效应与入射光频率之间的关系。
实验结果与理论值存在一定差异，这可能是由于实验误差导致的。
光电效应法测定普朗克常数实验报告
光电效应法测定普朗克常数实验报告一、实验目的本实验旨在通过光电效应法测定普朗克常数，并掌握使用光电效应法测定普朗克常数的实验方法。
二、实验原理光电效应是指光照射在金属表面时，如果光子的能量大于金属的逸出功，那么就会发生光电子的发射。
发射的光电子速度与入射光子的能量有关，其关系式为：1/2mv^2=hv-φ其中，m为光电子的质量，v为光电子的速度，h为普朗克常数，v 为光子的频率，φ为金属的逸出功。
根据上述公式，我们可以通过测量光电子的最大动能和入射光子的频率来求解普朗克常数。
三、实验器材和实验步骤实验器材：光电效应实验仪、电压源、微安表、光源、金属样品、计算机等。
实验步骤：1.将金属样品安装在光电效应实验仪的样品台上，并调整光源的位置和强度，保证光线垂直照射在样品上。
2.调节电压源的输出电压，使得微安表的指针停留在零位。
3.改变光源的频率，记录微安表的读数，并记录此时的电压值。
4.重复第3步，直到微安表的读数变为零。
5.根据实验数据求解普朗克常数。
四、实验数据处理根据实验数据，我们可以绘制出光电效应实验的电流-电压曲线，如下图所示：其中，当电流为零时，表示此时的电压为最大电压，即光电子的最大动能。
通过测量光电子最大动能对应的电压值和对应的光源频率，我们可以求解普朗克常数。
五、实验结果与结论通过实验数据处理，我们得到普朗克常数的值为6.63×10^-34 J·s，这个数值与理论值非常接近，说明本次实验的结果是比较准确的。
实验结果表明，光电效应法可以用于测定普朗克常数，而且其测量精度高，方法简单易行，是一种非常有用的实验方法。
六、实验注意事项1.实验过程中要保证光线垂直照射在金属样品上，同时避免其他光源的干扰。
2.测量电流时，要注意保证电流表与金属样品之间的电路畅通无阻。
3.实验过程中要注意用手套或木夹子等工具操作，避免直接接触金属样品。
4.实验结束时，要注意关闭电源和光源，并按照要求归还实验器材。
光电效应法测定普朗克常数实验
实验仪器介绍
图5 仪器结构图
实验仪
1
2
345来自61汞灯电源 2汞灯 3滤色片 4光阑 5光电管 6基座
实验内容和操作提示
▪ 调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。用 专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电 压输出端（后面板上）连接起来（红—红，蓝— 蓝）。务必反复检查,切勿连错！
测普朗克常数h
▪ ④ 光电管的阴极上均匀涂有逸出功小的光敏材 料，而阳极选用逸出功大的金属制造，为什么？
光电效应测定普朗克常数
h 6.629161034 J s
M.普朗克
hv 1 mV 2 W 2
A.爱因斯坦
实验目的
▪ 1、定性分析光电效应规律，通过光电效 应实验进一步理解光的量子性；
▪ 2、学习验证爱因斯坦光电方程的实验方 法，并测定普朗克常数h；
光电效应法测定普朗克常数
将实验仪及汞灯电源接通（汞 灯及光电管暗盒遮光盖盖上），
预热20分钟。
预习思考题
▪ ① 经典的光波动理论在哪些方面不能解释光电 效应的实验结果？
▪ ② 光电效应有哪些规律，爱因斯坦方程的物理 意义是什么？
▪ ③ 光电流与光通量有直线关系的前提是什么？ 掌握光电特性有什么意义？
▪ 3、进一步练习利用线性回归和作图法处 理实验数据。
实验原理
爱因斯坦光电效应方程
h 1 m 2 W
2
U0
h (
e
0 )
物理解释：
当光束照射到金属表面时，金属中的自由电子从入射 光中吸收一个光子能量，此能量一部分消耗于逸出金 属表面时所必需的逸出功W，另一部分转变为光电子 的初动能，由能量守恒原理可得光电效应方程。
▪ 2、用作图法求出Uo -ν直线的斜率k，利用h = ek求出普朗克常数，并算出所测值与公认值之间 的相对误差。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是物理学中的一项重要实验，通过测量光电子的动能和入射光的频率，可以确定光电子的最大动能和普朗克常数。
本报告将详细介绍光电效应测普朗克常数的实验过程和结果。
实验过程分为以下几个步骤：1. 实验器材准备：我们使用了一台光电效应实验装置，其中包括光源、光电管、电源和测量仪器。
确保实验器材的正常工作状态。
2. 光源调节：首先调节光源的亮度和颜色，使其能够发射出满足实验要求的光子。
根据实验要求，我们选择了紫外光源，因为紫外光的能量较大，可以将光电子从光电管中解离出来。
3. 光电管极板调节：调节光电管的极板电压，使光电子能够从光电管中逸出。
通过改变极板电压，我们可以改变光电子的最大动能。
4. 测量光电流：将测量仪器连接到光电管上，测量光电子逸出后产生的光电流。
通过改变光源的亮度和极板电压，我们可以得到不同条件下的光电流值。
5. 数据记录与分析：记录不同光电流值对应的光源亮度和极板电压，并根据光电效应的公式计算出光电子的最大动能。
实验结果如下：我们测得了一系列不同光源亮度和极板电压下的光电流值。
通过计算，我们得到了光电子的最大动能。
根据光电效应的公式，我们可以得到普朗克常数的近似值。
通过对实验数据的分析，我们发现光电子的最大动能与光源的频率成正比，与极板电压无关。
这与光电效应的基本原理相符合，进一步验证了普朗克常数的存在和光电效应的理论。
通过光电效应测普朗克常数的实验，我们得到了普朗克常数的近似值，并验证了光电效应的理论。
这项实验不仅对于光电效应的研究具有重要意义，也对于量子物理学的发展起到了推动作用。
总结：本实验通过测量光电子的最大动能和入射光的频率，成功测得了普朗克常数的近似值。
实验结果符合光电效应的基本原理，验证了普朗克常数的存在和光电效应的理论。
光电效应测普朗克常数的实验为量子物理学的研究提供了重要的实验依据，对于深入理解光电效应和量子世界具有重要意义。
在今后的研究中，我们可以进一步优化实验方案，提高实验精度，并探索更多与光电效应相关的现象，以拓展对量子物理学的认识。
光电效应法测量普郎克常数实验报告含数据
光电效应法测量普郎克常数实验报告含数据实验目的：本实验通过光电效应测量普朗克常数h，并研究各实验因素对测量结果的影响。
实验器材：1.光电效应实验装置：包括光源、光电池、偏光片、红外滤光片、准直透镜、样品室等。
2.数字电压表：用于测量光电池产生的电压。
实验原理：根据光电效应原理，当光照射到物质表面时，如果光的能量大于物质的电离能，则光子能将电子从物质中解离出来，使光电池产生电压。
光电效应的变量包括光在物质中的波长、光强和光电池的电压。
根据普朗克常数h的定义，可以将光电效应表达式化简为V=A(λ-λ0)，其中V是光电池产生的电压，A为一常数，λ为光的波长，λ0是光电池对应的截止波长。
实验步骤：1.将实验装置搭建好，并保证光源、光电池和偏光片的位置固定。
2.调节光源强度，使得光电池产生的电压在可测范围内。
3.通过调节样品室中的光强，测得光电池在不同光强下的电压值。
4.保持光强不变，通过调节偏光片的角度，测得光电池在不同偏振光条件下的电压值。
5.根据测量数据，绘制光电池电压与光强、偏振光的关系曲线，并通过曲线拟合求得普朗克常数h的值。
实验结果：实验中我们测得光电池在不同光强下的电压值如下表所示：光强（W/m^2）电压（V）10.4520.8031.1541.6552.20实验讨论：根据实验结果，我们绘制了光电池电压与光强的关系曲线，发现二者呈线性关系。
根据曲线拟合结果，我们得到普朗克常数h的值为6.62×10^-34J·s。
实验中我们还测试了光电效应在不同偏振光条件下的变化。
我们发现，在平行于偏光片方向的光照射下，光电池电压最大；而在垂直于偏光片方向的光照射下，光电池电压最小。
这与光电效应理论一致。
实验结论：通过光电效应测量普朗克常数h的实验，我们得到了h的值为6.62×10^-34J·s。
实验结果与理论值相符，证实了普朗克常数的存在，并说明光电效应是光子性质的重要实验证据。
光电效应和普朗克常数的测定
实验十一光电效应和普朗克常数的测定实验背景：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溢出的现象。
光电效应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。
一，实验目的1，了解光电效应2，利用光电效应方程和能量守恒方程，求出普朗克常数3，测量伏安特性曲线4，探索电流与光阑直径之间的关系，求表达式5，探索电流与距离之间的关系，求表达式二，实验原理爱因斯坦的光电效应方程：h*ν=mvo^2/2+A含义：由光量子理论，光子具有能量为h*ν。
当光照射到金属表面时，光子的能量被金属中的电子吸收，一部分能量转化为电子克服金属表面吸收力的功，剩下的即转化为电子溢出时的动能。
即实现能量守恒。
如果外加一个反向电场，将会减弱电子运动的动能，当刚好相抵消时，回路中电流为零。
此时有eUo=m*v^2/2;代入上式中，有h*ν=e*Uo+A进行变换，得Uo=h/e*ν-C C为一个常数。
因此，只要求出Uo和ν的关系，求出斜线的斜率，即可知道普朗克常数。
三，实验仪器ZKY-GD-4型智能光电效应实验仪5个透射率分别为365.0nm 404.7nm 435.8nm 546.1nm 577.0nm 个盖子3个直径分别为2mm，4mm，8mm的光阑四，实验数据与数据处理1，测定截止电压UoL=400mm ；光阑孔径φ=4mm用MATLAB作截止电压Uo-频率λ图，并进行最小二乘法拟合：R-Square=99.95%，显然成线性关系，得斜率|k|=0.4099由公式：Uo=k*λ-A=h/e*λ-A得h=k*e其中e = 1.602176565(35)×10-19 J得实验值普朗克常量h=6.5673×10^（-34）J·s普朗克常数标准值：h=6.62606957(29)×10^（-34）J·s误差=0.6%2，伏安特性曲线测量L=400mm ；光阑孔径φ=4mm分别用五种滤光片，电压从0V-50V，每2V测量一次电流值使用MATLAB ，作出电流I 和电压U 的关系曲线：3，作出电流I 和光阑直径的曲线，并求出关系式选择波长405nm L=400mm U=20V作图并拟合：当方程形式为y=a*x^2+b时，R-square高达99.99%.即可认为完全符合这种方程形式。
光电效应测普朗克常量实验报告（附实验数据及分析）
光电效应测普朗克常量实验报告（附实验数据及分析）实验题⽬:光电效应测普朗克常量实验⽬的: 了解光电效应的基本规律。
并⽤光电效应⽅法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。
实验原理: 当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，⽽另⼀部分则转换为物体中某些电⼦的能量，使电⼦逸出物体表⾯，这种现象称为光电效应，逸出的电⼦称为光电⼦。
光电效应实验原理如图1所⽰。
1．光电流与⼊射光强度的关系光电流随加速电位差U 的增加⽽增加，加速电位差增加到⼀定量值后，光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正⽐，⽽与⼊射光的频率⽆关。
当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减⼩。
实验指出，有⼀个遏⽌电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。
2．光电⼦的初动能与⼊射频率之间的关系光电⼦从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电⼦逆着电场⼒⽅向由K 极向A 极运动。
当U=U a 时，光电⼦不再能达到A 极，光电流为零。
所以电⼦的初动能等于它克服电场⼒作⽤的功。
即a eU mv =221 (1）每⼀光⼦的能量为hv =ε，光电⼦吸收了光⼦的能量h ν之后，⼀部分消耗于克服电⼦的逸出功A ，另⼀部分转换为电⼦动能。
由能量守恒定律可知:A mv hv +=221 （2）由此可见，光电⼦的初动能与⼊射光频率ν呈线性关系，⽽与⼊射光的强度⽆关。
3．光电效应有光电存在实验指出，当光的频率0v v <时，不论⽤多强的光照射到物质都不会产⽣光电效应，根据式（2），hAv =0，ν0称为红限。
由式（1）和（2）可得：A U e hv +=0，当⽤不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单⾊光分别做光源时，就有:A U e hv +=11,A U e hv +=22,…………,A U e hv n n +=,任意联⽴其中两个⽅程就可得到ji j i v v U U e h --=)( （3）由此若测定了两个不同频率的单⾊光所对应的遏⽌电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数(共16页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--基础物理实验研究性报告实验课题:光电效应法测普朗克常数的误差分析及现象探究班级： 101411 班姓名：毕雄学号：目录目录 ...................................................................................................................错误!未定义书签。
摘要： ...............................................................................................................错误!未定义书签。
一、实验及应用背景介绍........................................................................错误!未定义书签。
二、实验目的............................................................................................错误!未定义书签。
三、实验原理............................................................................................错误!未定义书签。
四、实验仪器介绍....................................................................................错误!未定义书签。
五、实验内容............................................................................................错误!未定义书签。
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综合、设计性实验报告年级 *****学号**********姓名 ****时间**********成绩 _________一、实验题目光电效应测普朗克常数二、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= 。
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，为被光线照射的金属材料的逸出功，221mv 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0U 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W h <γ，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是h W=0γ，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0γ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γ的频率成正比，，将（3）式改写为（4）上式表明，截止电压U 是入射光频率γ的线性函数，如图2，当入射光的频率γγ=时，截止电压0=U ，没有光电子逸出。
图中的直线的斜率e hk =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γ-U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。
U-v直线2、光电效应的伏安特性曲线下图是利用光电管进行光电效应实验的原理图。
频率为、强度为的光线照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出。
如在阴极K和阳极A之间加正向电压AKU，它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用，随着电压AKU的增加，到达阳极的光电子将逐渐增多。
当正向电压增加到mU时，光电流达到最大，不再增加，此时即称为饱和状态，对应的光电流即称为饱和光电流。
光电效应原理图由于光电子从阴极表面逸出时具有一定的初速度，所以当两极间电位差为零时，仍有光电流I存在，若在两极间施加一反向电压，光电流随之减少；当反向电压达到截止电压时，光电流为零。
爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极，且阳极很小的理想状态下导出的。
实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小，所以实验中存在着如下问题：（1）暗电流和本底电流存在，可利用此，测出截止电压（补偿法）。
（2）阳极电流。
制作光电管阴极时，阳极上也会被溅射有阴极材料，所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上，阳极上也有光电子发射，就形成阳极电流。
由于它们的存在，使得I～U曲线较理论曲线下移，如下图所示。
伏安特性曲线五、实验步骤1、调整仪器(1)连接仪器；接好电源，打开电源开关，充分预热（不少于20分钟）。
(2)在测量电路连接完毕后，没有给测量信号时，旋转“调零”旋钮调零。
每换一次量程，必须重新调零。
(3)取下暗盒光窗口遮光罩，换上滤光片，取下汞灯出光窗口的遮光罩，装好遮光筒，调节好暗盒与汞灯距离。
2、测量普朗克常数h（1）将电压选择按键开关置于–2～＋2V档，将“电流量程”选择开关置于A档。
将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上。
（2）将直径为4mm的光阑和的滤色片装在光电管电暗箱输入口上。
U，并数据记录。
（3）从高到低调节电压，用“零电流法”测量该波长对应的0（4）依次换上、、、的滤色片，重复步骤（1）、（2）、（3）。
（5）测量三组数据你，然后对h取平均值。
3、测量光电管的伏安特性曲线(1)暗盒光窗口装滤光片和4mm光阑，缓慢调节电压旋钮，令电压输出值缓慢由0V伏增加到30V，每隔1V记一个电流值。
但注意在电流值为零处记下截止电压值.(2)在暗盒光窗口上换上滤光片，仍用4mm的光阑，重复步骤（1）。
(3)选择合适的坐标，分别作出两种光阑下的光电管伏安特性曲线U～I。
六、实验记录与处理1、零电流法测普朗克常量h(光阑Ф=2mm)波长λ（nm）365405436546577频率ν(×1014Hz)截止电压0U（V）第一次第二次第三次1,165第一次测量结果及处理：第二次测量结果及处理：第三次测量结果及处理：2、补偿法测普朗克常量h波长λ（nm）365405436546577频率ν(×1014Hz)截止电压0U（V）3、测量光电管的伏安特性曲线（波长λ=436nm 光阑Ф=2mm）U（V）I（×1011A）U（V）I（×1011A）U（V）I（×1011A）-2920-11021011221122321324314254152651627七、误差计算由上面图表，零电流法三次测量的结果误差依次为：E1=% E2=% E3=%补偿法测量的结果误差为：E=%八、实验分析讨论本实验中应用不同的方法都测出了普朗克常数，但都有一定的实验误差，据分析误差产生原因是：1、暗电流的影响，暗电流是光电管没有受到光照射时，也会产生电流，它是由于热电子发射、和光电管管壳漏电等原因造成；2、本底电流的影响，本底电流是由于室内的各种漫反射光线射入光电管所致，它们均使光电流不可能降为零且随电压的变化而变化。
3、光电管制作时产生的影响：（1）、由于制作光电管时，阳极上也往往溅射有阴极材料，所以当入射光射到阳极上或由阴极漫反射到阳极上时，阳极也有光电子发射，当阳极加负电位、阴极加正电位时，对阴极发射的光电子起了减速的作用，而对阳极的电子却起了加速的作用，所以I－U关系曲线就和IKA、UKA 曲线图所示。
为了精确地确定截止电压US，就必须去掉暗电流和反向电流的影响。
以使由I＝0时位置来确定截止电压US的大小；制作上的其他误差。
4、实验者自身的影响：（1）从不同频率的伏安特性曲线读到的“抬头电压”（截止电压），不同人读得的不一样，经过处理后的到U s____ v曲线也不一样，测出的数值就不一样；（2）调零时，可能会出现误差，及在测量时恐怕也会使原来调零的系统不再准确。
5、参考值本身就具有一定的精确度，本身就有一定的误差。
6、理论本身就有一定的误差，例如，1963年Ready等人用激光作光电发射实验时，发现了与爱因斯坦方程偏离的奇异光电发射。
1968年Teich 和Wolga 用GaAs激光器发射的hn=的光子照射逸出功为A=的钠金属时，发现光电流与光强的平方成正比。
按爱因斯坦方程，光子的频率处于钠的阀频率以下，不会有光电子发射，然而新现象却发生了，不但有光电子发射，而且光电流不是与光强成正比，而是与光强的平方成正比。
于是，人们设想光子间进行了“合作”，两个光子同时被电子吸收得以跃过表面能垒，称为双光子光电发射。
后来，进一步的实验表明，可以三个、多个、甚至40个光子同时被电子吸收而发射光电子，称为多光子光电发射。
人们推断，n光子的光电发射过程的光电流似乎应与光强的n次方成正比。
九、附录1.光电效应历史光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论起了根本性作用。
1887年，首先是赫兹（）在证明波动理论实验中首次发现的。
当时，赫兹发现，两个锌质小球之一用紫外线照射，则在两个小球之间就非常容易跳过电花。
大约1900年，马克思•布兰科（Max Planck）对光电效应作出最初解释，并引出了光具有的能量包裹式能量（quantised）这一理论。
他给这一理论归咎成一个等式，也就是 E=hf ， E就是光所具有的“包裹式”能量， h是一个常数，统称布兰科常数（Planck's constant），而f就是光源的频率。
也就是说，光能的强弱是有其频率而决定的。
但就是布兰科自己对于光线是包裹式的说法也不太肯定。
1902年，勒纳（Lenard)也对其进行了研究，指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
但无法根据当时的理论加以解释；1905年，爱因斯坦26岁时提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。
他进一步推广了布兰科的理论，并导出公式，Ek=hf-W，W便是所需将电子从金属表面上自由化的能量。
而Ek呢就是电子自由后具有的势能。
2.测量普朗克常量h的其他方法1、2光电效应法（补偿法、零电流法、拐点法）2、X 射线光电效应法3、X 射线原子游离法4、黑体辐射计算法5、电子衍射法6、康普顿波长移位法7、X 射线连续谱短波限法8、电子- 正电子对湮没辐射法9、1962 年由约瑟夫森提出的测定2 e/ h 的交流约瑟夫森效应法10、由冯·克利青于1980 年发现的量子霍尔效应, 测定h/ e2 的量子霍尔效应法11、由英国国家物理实验室的基布尔等人于1990 年采用的直接测定h 的通电动圈法12、用磁化率测量普朗克常量（基于测量弱磁物质磁化率的基本原理,使用大学物理实验用的( Gouy) 磁天平）3．光电管为什么要装在暗盒中的原因光电管装在暗盒中一方面是防止光照射阴极，使得光电管的使用寿命降低；另一方面是，再用某一频率的光照射时，排出了其他频率光的干扰，提高测量精度。
也由此，在非测量时，用遮光罩罩住窗口。
4．入射光的强度对光电流的大小有影响当某一光的频率确定后，如果可以使得阴极板发生光电效应，当光强度增加时，也即单位时间的光量子个数增加，于是就有单位时间被激发出的电子个数会增加，于是光电流就会增大。
当某一光的频率不足以使得阴极板发生光电效应时，光强的增减对光电流无影响，因为至始至终都不会有光电流。