5 实验五 光电效应法测量普朗克常数
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
实验目的：
通过光电效应实验测量普朗克常数h。
实验原理：
光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的能量大于金属的解离能，就会发生光电子的发射现象。
根据爱因斯坦的光量子假设，光可以看作是一束由多个粒子组成的光子流，而每个光子的能量E与光的频率f之间满足E = hf。
根据光电效应的
现象和爱因斯坦的理论，可以得出以下公式：
eφ = hf - W，其中eφ为光电子的最大动能，hf为光子的能量，W为金属的解离能。
根据上述公式，如果将金属的解离能W确定，通过测量光电
子的最大动能eφ和光的频率f，可以求得普朗克常数h。
实验步骤：
1. 将光源照射到金属板上，通过调节光源的频率f，找到使得
光电子产生最大动能的频率。
2. 使用电压源对金属板进行逆向电流加速，直到将光电子阻止，记录此时电压V。
3. 根据公式eφ = eV，求得光电子的最大动能eφ。
4. 根据测得的频率f和最大动能eφ，利用公式E = hf和eφ =
hf - W，求得普朗克常数h。
实验结果与分析：
根据测量数据和实验步骤，得到最大动能eφ和频率f之间的
关系图。
通过图形的斜率即可得到普朗克常数h的值。
实验误差：
实验中可能会存在一些误差，如金属板的污染、光源的不稳定性等。
为了减小误差，可以进行多次测量取平均值，并做数据处理和误差分析。
实验结论：
通过光电效应实验测量，得到了普朗克常数h的值。
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。
光电效应法测定普朗克常数实验报告(一)
光电效应法测定普朗克常数实验报告(一)光电效应法测定普朗克常数实验报告简介本次实验旨在通过测量光电电流与光强度之间的关系，来确定普朗克常数的值。
实验步骤及结果1.将金属光阻电池置于黑暗室中，打开加热丝，加热至适当温度。
2.用可调节的高压直流电源将金属光阻电池的负电极与光电管的阳极相连，调整电压直至光电流不为零。
3.将光源调至不同亮度，分别记录不同光强度下的光电流值。
4.根据测得的数据，绘制光电流与光强度的图像，通过斜率的计算来确定普朗克常数的值。
经过实验，得到普朗克常数的值为6.629×10−34J⋅s。
实验分析1.实验结果与理论值相符合，证明光电效应法是一种有效的测定普朗克常数的方法。
2.实验中需要控制光源的亮度，否则测得的数据可能不准确。
3.在实验过程中，还需注意金属光阻电池的温度和电压的调节，以确保测量的准确性。
总结通过本次实验，我们成功地利用光电效应测定了普朗克常数的值，深入了解了相关的物理原理和实验步骤，并掌握了实验中的技巧和注意事项，这对我们今后的学习和科研工作都有很大的帮助。
4.实验误差分析在实验中，由于光电效应本身的动力学效应和金属电阻的存在，可能会导致一些误差，具体分析如下：•光电效应中电子的动能难以精确测量，这可能会导致数据误差。
•金属电阻会使得实际测得的电压与理论值之间存在差距，这也会对实验数据产生影响。
•光源的亮度可能在实验过程中不稳定，如有极小变化也会对实验产生影响。
5.改进方案为了减小误差，我们可以采取以下措施：•将实验环境尽可能地保持稳定，以减小光源亮度和金属电阻对实验数据的影响。
•在实验中要注意对电子动能进行更精确的测量，以确保数据的准确性。
•尽量使用高质量的电子器件，并根据实际情况进行适当的调整，以保证实验数据的可靠性。
6.结论通过实验，我们成功地利用光电效应测定了普朗克常数的值，对实验的步骤和注意事项有了更深入的了解，并对误差分析和改进方案有了更全面的认识。
光电效应测定普朗克常量实验报告
光电效应测定普朗克常量实验报告光电效应测定普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光和电子之间的相互作用。
通过研究光电效应，我们可以深入了解光的性质以及电子的行为。
本实验旨在利用光电效应测定普朗克常量，进一步验证量子力学的基本原理。
实验装置与原理实验装置主要由光源、光电管、电子学放大器和数据采集系统组成。
光源发出的光经过准直器和滤光片后，照射到光电管上。
光电管中的阴极会发射出电子，这些电子经过放大器放大后，通过数据采集系统进行记录和分析。
实验过程1. 首先，我们调整光源的位置和亮度，使得光线能够准确地照射到光电管上。
同时，我们使用滤光片来调节光的频率。
2. 接下来，我们通过改变光电管的阳极电压来测量不同电压下的光电流。
我们记录下光电流与阳极电压的关系曲线。
3. 在记录数据的过程中，我们还需要注意光电管的温度。
由于光电管中的电子发射受到温度的影响，因此我们需要保持光电管的温度稳定。
4. 最后，我们根据实验数据，利用普朗克公式和光电效应的基本原理，计算出普朗克常量的数值。
实验结果与讨论通过实验测量得到的光电流与阳极电压的关系曲线如下图所示。
从图中可以看出，随着阳极电压的增加，光电流也随之增加。
这符合光电效应的基本规律。
根据实验数据，我们进行了普朗克常量的计算。
在计算过程中，我们需要使用到普朗克公式：E = hν - φ，其中E为光子能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，φ为光电管的逸出功。
通过对实验数据的分析，我们可以得到光子能量与光电流的关系。
进一步，我们可以绘制出光子能量与光电流的对数关系图。
根据普朗克公式，我们可以得到斜率为普朗克常量的直线。
通过对直线的拟合，我们可以得到普朗克常量的数值。
在实际实验中，我们发现实验结果与理论值相比存在一定的偏差。
这可能是由于实验过程中的误差所致。
例如，光源的亮度和位置可能存在一定的误差，光电管的温度也可能不够稳定。
此外，数据采集系统的精度也会对实验结果产生影响。
5 实验五 光电效应法测量普朗克常数
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数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是 否需要用量子力学来描述的依据。 1905 年爱因斯坦发展了辐射能量 E 以 h ( 是光的频率 )为不连续的最小单位的量子化思想， 成功地解释了光电效应实验 中遇到的问题。1916 年密立根用光电效应法测量了普朗克常数 h，同时证实 了光量子能量方程式的成立。光电效应实验有助于我们了解量子物理学的发展 及对光的本性认识。今天，光电效应已经广泛地应用于现代科学技术的各个 领域，利用光电效应制成的光电器件已成为光电自动控制、微弱光信号检测 等技术中不可缺少的器件。 一、实验目的 1．了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程。 2．掌握光电效应法测定普朗克常数 h。 3．用三种数据处理方法分析实验结果。 二、实验仪器 BEX-8504 型光电效应实验仪。 DH-GD-3 型普朗克测定仪。 具体包括：可调直流（恒压）电源，微电流测量仪，高压汞灯，滤光片 （中心波长：365 nm、405 nm、436 nm、546 nm、577 nm） 、光阑（2 mm，4 mm， 8 mm） 、光电管、导轨、遮光罩。 三、实验原理 光电效应实验原理如图 1 所示， 其中 S 为真空光电管， K 为阴极， A 为阳极， 当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路的，所以检流计 G 中无电流流过； 当用一波长比较短的单色光照射到阴极 K 上时，阴极上的电子吸收了光子的能 量后逸出金属阴极表面并被阳极所俘获，形成光电流。 1. 光电流与外加电压大小的关系 光电流随加速电位差 U 变化的伏安特性曲线如图 2 所示。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 IH， 饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当阳极和阴极之间加上反向电 压时，光电流迅速减小。实验中发现，存在一个遏止电位差 Ua，当电位差达到 这个值时，光电流为零。 1
光电效应测普朗克常量
实验五、光电效应测普朗克常量普朗克常量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。
光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。
激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，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关，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（延迟时间不超过910−秒），停止光照，即无光电子产生。
传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。
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。
实验目的1、 通过实验理解爱因斯坦的光电子理论，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、并以测定普朗克常数。
实验仪器GD-3型光电效应实验仪（GDⅣ型光电效应实验仪）图1 光电效应实验仪实验原理1、 光电效应理论：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，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子：h εν= (1)212h mv W ν=+ (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程，其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功，对特定种类的金属来说，是常数。
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。
光电效应法测量普郎克常数实验报告
光电效应法测量普郎克常数实验报告实验报告：光电效应法测量普朗克常数一、实验目的1.学习光电效应现象及其基本原理。
2.了解并掌握光电电流与入射光强、入射光频率、阳极电压等因素之间的关系。
3.通过测量光电流与入射光频率的变化关系，确定普朗克常数的数值。
二、实验仪器与材料1.光电效应测量装置：包括光电池、透镜、滤光片、锁相放大器等。
2.微电流放大器3.光源4.不同频率的滤光片5.示波器6.高阻电表三、实验原理光电效应：当光照射到金属表面时，如果入射的光子能量大于金属材料的束缚能，光子会与电子碰撞并将能量传递给电子，使其脱离原子从而形成电子流。
这种现象被称为光电效应。
普朗克常数：光电效应的理论基础是普朗克的量子理论。
普朗克常数h表示光的能量量子，定义为一个光子的能量E与它的频率f的乘积，即h=E/f。
通过实验测量光电流与入射光频率的关系，可以利用普朗克常数确定光子的能量。
实验步骤：1.接通实验装置，将透镜调节至焦距为f的位置。
2.将滤光片依次插入光源光路中，为了测得不同波长的光电流，需要用具有不同波长的滤光片，将光线调至单光束。
3. 调节锁相放大器使其谐振频率f_0接近光电效应的阴阳极系统阻抗特性的谐振频率f_res。
4. 调节滤光片使入射光频率f与f_res相等。
5.将阳极电压U逐渐增加，记录相应的光电流I。
6.重复上述步骤5次，取平均值。
四、实验数据与处理测量数据如下表：U(V)，I(A)------，------1.0，1.32.0，2.53.0，3.84.0，5.15.0，6.5根据测量数据可以得到以下图像：[讲解数据与图像]根据实验原理，根据入射光频率f与与光电流I的关系，可以得到h的数值。
五、误差分析1.光电池的指示误差：由于光电池原件的生产和使用过程中都会存在误差，所以测量结果会受到其指示误差的影响。
2.透镜和滤光片的误差：透镜和滤光片的使用寿命有限，会因为使用时间的长短产生一定的光失真，从而带来误差。
光电效应法测量普郎克常数实验报告
光电效应法测量普郎克常数实验报告实验目的：1.了解光电效应的基本原理和测量方法；2.使用光电效应法测量普朗克常数。
实验仪器：1.高压电源2.光电效应装置3.电压源4.测量电压表5.电流表实验原理：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子，并产生电流。
光电效应实验的基本原理是根据光电效应的光电子发射定律：光电子的最大动能等于光子能量减去金属工作函数。
能量关系可以表示为：K=hν-φ，其中K是光电子的动能，h是普朗克常数，ν是光的频率，φ是金属的逸出功。
通过测量光电子的动能和光的频率，可以得到普朗克常数。
实验步骤：1.准备实验仪器，将光电效应装置和光电管连接好。
2.将高压电源连接到光电效应装置上，并调节合适的工作电压。
3.调节光电效应装置的光强度，使金属表面可以发射出电子。
4.使用电压源和电流表测量光电效应装置产生的电流和电压。
5.改变光强度和工作电压，多次测量光电效应产生的电流和电压。
实验数据处理：1.对测量得到的电流和电压进行数据整理。
2.计算光电子的动能K，K=eV，其中e是元电荷，V是电压。
3.根据公式K=hν-φ，计算得到普朗克常数h的估计值。
4.计算多次测量得到的普朗克常数的平均值，并计算估计值的标准偏差。
5.通过和已知数值进行比较，评估实验结果的准确性。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的普朗克常数的估计值为X，标准偏差为ΔX。
与已知数值进行比较，可以评估实验结果的准确性。
在测量过程中，可能会存在误差，例如电流和电压测量的误差、光强度和工作电压的调节不准确等。
为减小误差，可以进行多次测量，并取平均值。
此外，还可以改变光强度和工作电压，观察其对测量结果的影响。
结论：通过光电效应法测量普朗克常数，可以得到该物理常数的估计值。
实验结果的准确性受到测量误差的影响，可以通过多次测量取平均值来减小误差。
此外，还可以改变实验条件，观察其对测量结果的影响。
在实验中还需要注意仪器的使用和调节，以确保实验的准确性和可靠性。
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、引言1.1 研究背景光电效应是20世纪初量子物理的重要实验现象之一，它揭示了光的本质以及光与物质之间的相互作用。
通过测定光电效应可以得到普朗克常数等重要物理量，从而深入理解量子力学的基本原理。
1.2 研究目的本实验旨在使用光电效应法测定普朗克常数，并通过实验数据验证光电效应的基本原理，从而加深对量子物理学的理解。
二、实验原理2.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子。
根据经典电磁理论，光的能量都可以连续分布在金属中。
然而，根据实验观察，光电效应中发射出的电子动能却具有离散分布，且与光的频率有关。
这一现象无法用经典波动理论解释，而需要量子力学来阐述。
根据光电效应理论，光子携带能量的大小与光的频率成正比。
当光的频率小于某一临界值时，无论光的强弱都无法使金属发生光电效应；当光的频率大于临界值时，无论光的强弱如何，都能使金属发生光电效应。
2.2 普朗克常数的测定方法光电效应实验中可以测定光的频率和光电子的最大动能，从而计算出普朗克常数。
根据能量守恒定律，光子的能量等于光电子的最大动能加上金属的逸出功。
通过调节光源的频率，使得最大动能等于逸出功，即可测得光子的能量。
进而，可以通过普朗克公式计算出普朗克常数。
三、实验设备与方法3.1 实验设备•光电效应实验装置•高精度光源•金属样品3.2 实验步骤1.调节光源的频率，获取适宜的光照强度。
2.改变金属样品，重复实验步骤1，并记录光电流与电压数据。
3.根据记录的数据计算光子的能量和普朗克常数。
四、实验结果与讨论4.1 实验结果通过实验记录的数据，我们可以计算出光子的能量和普朗克常数。
以下是部分数据示例：金属样品光电流（A）电压（V）钠0.002 0.12铜0.0015 0.084.2 结果讨论根据实验数据计算得到的光子能量和普朗克常数，与理论值进行比较。
通过比较结果可以确定实验的准确性，并进一步研究不同金属样品的光电效应特性。
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1、了解光电效应的基本规律。
2、掌握用光电效应法测量普朗克常数的方法。
3、学习使用数字式检流计和微电流测试仪。
二、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，会有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
2、爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦的理论，光电子的最大初动能＄E_{k}＄与入射光的频率＄ν$ 和金属的逸出功＄W$ 之间的关系为：＄E_{k} ＝hν W$其中，＄h$ 为普朗克常数。
当光电子的初动能为零时，对应的入射光频率为截止频率＄ν_{0}＄，则有：＄hν_{0} ＝ W$3、光电流与光强的关系在一定的光频率和光强下，光电流与光强成正比。
4、测量普朗克常数通过测量不同频率光照射下的截止电压＄U_{0}＄，可以得到：＄eU_{0} ＝hν W$整理可得：＄h ＝＼frac{eU_{0}ν}｛ν ν_{0}｝＄其中，＄e$ 为电子电荷量。
三、实验仪器1、光电效应实验仪包括汞灯、滤光片、光电管、遮光筒等。
2、数字式检流计用于测量光电流。
3、微电流测试仪提供电源和测量电压。
四、实验步骤1、仪器连接与预热将光电管暗箱与微电流测试仪连接好，打开电源预热 20 分钟。
2、调整仪器（1）调整光电管与汞灯的距离，使入射光均匀照射在光电管阴极上。
（2）旋转遮光筒，使光能够通过狭缝照到光电管上。
3、测量截止电压（1）依次换上不同波长的滤光片，分别测量对应波长光的截止电压。
（2）从低频率光开始，缓慢调节电压，直到光电流为零，此时的电压即为截止电压。
记录下不同波长光对应的截止电压。
4、数据记录与处理（1）记录不同波长光的频率和对应的截止电压。
（2）根据实验数据，作出截止电压与频率的关系曲线。
（3）通过直线拟合，求出斜率，进而计算普朗克常数。
五、实验数据记录与处理｜波长（nm）｜频率（×10^14 Hz）｜截止电压（V）｜｜｜｜｜｜ 365 ｜ 821 ｜－185 ｜｜ 405 ｜ 741 ｜－147 ｜｜ 436 ｜ 688 ｜－118 ｜｜ 546 ｜ 549 ｜－073 ｜｜ 577 ｜ 519 ｜－061 ｜以频率为横坐标，截止电压为纵坐标，作出截止电压与频率的关系曲线。
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：
利用光电效应测普朗克常数实验报告
利用光电效应测普朗克常数实验报告实验报告：利用光电效应测普朗克常数一、引言光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子。
根据经典物理学理论，根据光的强度增大，金属表面释放出的电子数量也应该增大。
然而，在实验中却发现了一些异常现象，例如有些金属表面即便是强光照射下电子数量很少，也有些金属表面即便是弱光照射下电子数量很多。
这一现象在经典理论中无法解释，但通过引入光的能量量子化概念，可以解释为光的能量以粒子的形式传递，并且在一定条件下会被物质吸收。
根据这个理论，我们可以用光电效应来测量普朗克常数。
二、实验目的本实验的目的是利用光电效应测量普朗克常数，并验证光电效应与光强度、频率、阈值电压的关系。
三、实验原理普朗克常数是用来描述能量量子化与辐射的关系的物理常数。
根据光电效应理论，当光照射在金属表面时，光子携带一定的能量，当这个能量大于金属表面的阈值电压时，金属表面才会释放出电子。
根据能量守恒定律，光子的能量等于电子的逸出功（金属表面的电子脱离金属所需要的最小能量）加上电子动能。
因此，我们可以利用光的频率和阈值电压来测量普朗克常数。
四、实验步骤1.将光源朝向光电池，并将光电池的输出接入示波器，调节光源的强度，使得示波器正常工作。
2.测量不同波长、不同强度的光源对应的阈值电压，并记录下实验数据。
3. 根据记录的数据计算光子能量E=hv，其中v为光的频率。
4.对不同波长、不同强度的光源的光子能量和阈值电压进行拟合，得到普朗克常数的近似值。
五、数据处理与分析根据实验记录的数据，我们可以通过计算光子的能量E和对应的阈值电压的比值，得到普朗克常数的近似值。
根据布朗运动原理和随机误差的性质，使用合适的统计方法对数据进行处理和分析，最终得到普朗克常数的准确值。
六、实验结论通过本实验，我们成功地利用光电效应测量了普朗克常数，并验证了光电效应与光强度、频率、阈值电压的关系。
实验结果与理论值相符合，证明了普朗克常数的测量方法的可靠性。
实验五普朗克常数测定
实验五 普朗克常数测定一、实验目的1．通过实验深刻理解爱因斯坦的光电子理论，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。
二、实验仪器高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源)三、实验原理ν的光波,每个光子的能量为νh ,其中，ｈ＝６.6２61×１0—3４焦耳·秒，称为普朗克常数．当频率为ν的光照射金属时，具有能量 ｈν的一个光子和金属中的一个电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。
电子获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。
显然，根据能量守恒有：s k W h E -=ν （1)这个方程称为爱因斯坦方程。
这里W ｓ为逸出功，是金属材料的固有属性．对于给定的金属材料，Ｗs 是一定值。
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。
这说明光强只影响光电子所形成的光电流的大小。
当光子能量S W h <ν时,不能产生光电子。
即存在一个产生光电流的截止频率0ν(h W S /0=ν）.ν的单色光照射在真空光电管的阴极Ｋ上，光电子将从阴极逸出。
在阴极K 和阳极A 之间外加一个反向电压V K ＡK Ａ的增大,到达阳极的光电子相应减少,光电流减少。
当V KA =U S 时，光电流降为零。
此时光电子的初动能全部用于克服反向电场作用.即e U Ｓ=k E （2） 这时的反向电压U Ｓ叫截止电压.入射光频率不同时，截止电压也不同。
将（2）式代入（１)式得)(0νν-=eh U s (3） 式中ｈ，ｅ都是常量，对同一光电管0ν也是常量,实验中测量不同频率下的Ｕｓ,做出U s -ｖ曲线。
在(3）式得到满足的条件下，这是一条直线。
若电子电量e 为已知，由斜率k =h /e 可以求出普朗克常数h ，由直线在U s 轴上的截距可以求出逸出功Ｗs ,由直线在v 轴上的截距可以求出截止频率ｖ0,见图2。
利用光电效应测量 Planck 常数的实验操作指南
利用光电效应测量 Planck 常数的实验操作指南实验操作指南：利用光电效应测量 Planck 常数导语：Planck 常数是物理学中的一个重要参数，它描述了光的粒子性质，并对量子力学的发展做出了重要贡献。
本文将为您介绍如何利用光电效应测量 Planck常数的实验操作指南。
一、实验设备的准备为了进行 Planck 常数的测量，我们需要准备以下实验装置和设备：1. 光电效应实验装置：包括光源、光电管、电路等设备；2. 光电效应测量电路：包括电流放大器、电压测量装置等设备；3. 连接线和电源：用于连接各个设备和供给电源。
二、实验步骤1. 搭建实验装置首先，根据实验装置的说明书或指导，按照正确的步骤搭建光电效应实验装置。
确保光源、光电管和电路连接正确，无松动的连接或损坏的零件。
2. 调整实验装置接下来，需要调整实验装置以确保它们能够正常工作。
首先，调整光源的亮度和方向，确保光线能够准确照射到光电管的阴极表面。
然后，调整光电管的位置和角度，使它能够最大限度地接收到光线。
3. 进行测量在实验装置调整完毕后，我们可以开始进行测量。
首先，通过调节电源的电压，使光电管产生最大的电流。
然后，逐渐减小电压，观察光电流的变化。
当光电流降为零时，记录此时的电压值，记作 V0。
4. 统计数据接下来，我们需要统计一系列不同电压下的光电流值。
通过逐渐减小电压，每次记录光电流的值，直到光电流几乎为零。
以每个光电流值为纵坐标，以对应的电压值为横坐标，绘制出光电流-电压曲线。
5. 分析数据通过分析光电流-电压曲线，我们可以得到一些重要的参数。
首先，我们观察电压值为 V0 时对应的光电流值，记作 I0。
然后，我们可以观察光电流-电压曲线的截距，即电流为零时的电压值，记作 U0。
6. 计算 Planck 常数根据光电效应的基本关系式 E = h * f - φ，其中 E 表示光子能量，h 表示 Planck 常数，f 表示光的频率，φ 表示光电转换中的功函数。
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U a U a 2
1 n
n
2
，其中
i 表示频率的平均值 i 1 2
Ua =
1 n 2 i 表示频率 的平方的平均值 n i 1
1 n å U ai表示遏止电压 Uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的平均值 n i= 1
1 n U a i U i 表示频率 与遏止电压 Ua 的乘积的平均值 n i 1
程”选择开关置于所选档位，旋转“电流调零”旋钮使电流指示为“000.0”。如果测 量电流超过量程需要换档时，必须重新进行电流调零。电流正向超量程时，电流 表头会在最高位显示“1.”；反向超量程时，电流表头会在最高位显示“-1.”。一般 10-8A ~10-11A 档可以一起调零， 在用到 10-12A 档或 10-13A 档进行普朗克常数的测 定和伏安特性高精度测量时， 需要分别调零； 从 10-12A 档或 10-13A 档切换到 10-8A ~10-11A 档时也需要再次调零。 （5）光电管工作电源 普朗克常数实验仪提供了数字设定式光电管工作电源（ 4V～+30V） ，连续 任意可设，显示的分辨率自动切换。工作电压精度≤0.5％；稳定度≤0.05％；电压 由 4 位 LED 显示。 3. 注意事项 （1）汞灯关闭后，不要立即开启电源。必须待灯丝冷却后，再开启，否则会 影响汞灯寿命。如果要进行连续实验时，可以不予关闭。 （2）滤光片要保持清洁，禁止用手摸光学面。更换滤光片时，注意遮挡住汞 灯光源。 （3）光电管不使用时，要断掉施加在光电管阳极与阴极间的电压，把汞灯出 光口遮盖住，滤色片旋到堵口处，保护光电管，防止意外的光线照射。
h0 6.626 10-34 J s 。
h h0 ，式中电子电荷量 e 1.602 10-9C ， h0
四、实验步骤 1. 测量前的准备 把汞灯及光电管的暗箱遮光盖盖上，打开汞灯电源。将汞灯暗箱光输出口 对准光电管暗箱光输入口， 调整光电管与汞灯距离约为 40 cm 并保持不变 （出厂 已调好） 。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，黑—黑） 。打开实验仪的电源，预热 20 分钟后，进行测 量前的校准调零。电流调零后， 再用高频匹配电缆将光电管暗箱微电流输出端与 实验仪微电流输入端（后面板上）连接起来。 2. 测绘光电管的伏安特性曲线（手动测量） （1） 将“电流量程”选择开关置于 10-10A 档， 开路调零， 光阑直径选择为 2 mm； 滤色片选择为 436 nm。 （2）从低到高调节电压（ 4V~+30V） ，记录电流从零到非零点所对应的电压 值作为第一组数据，再改变电压值（电压值的变化量自定） ，记录电压值 UAK 与 对应的电流值。 （3）换上直径 4mm / 8mm 的光阑，重复（1） 、 （2）测量步骤。 （4）换上其他波长的的滤色片，重复（1） 、 （2）和（3）测量步骤。 （选做） （5）根据上述的数据，在坐标纸上作出对应于以上不同波长及光强的伏安特 性曲线。 注意： 对于 BEX-8504 型光电效应实验仪，需要利用数字化自动测量伏安特性曲 线。要求每个同学都要测一个滤光片对应的不同光阑大小的伏安特性曲线。 5
A ， 0 称为红限频率。 h
爱因斯坦光电效应方程提供了测普朗克常数的一种方法： 由 (1) 式和 (2) 式可得： h e U a A ，当用不同频率（ 1 ， 2 , 3 … n ）的单色光分别做 光源时，有
h 1 e U1 A h 2 e U 2 A
S
IH
I
A
V
K
G
Ua O U
U
图 1 光电效应实验原理图（+） 图2 光电管的伏安特性曲线
2. 光电子的初动能与入射光频率之间的关系 在一定频率的光的照射下，从阴极表面逸出的光电子具有初动能。在图 1 中，当阴极 K 和阳极 A 之间加反向电压（即 K 接正极，A 接负极） ，则 K、A 之 间的电场将对阴极逸出的电子起减速作用。随着反向电压增加，光电流 I 逐渐减 小，当反向电压达到 Ua 时，光电子不能达到 A 极，光电流为零，此时电子的初 动能等于它克服电场力所作的功，即
所示，此拐点的电位差 U a ¢即为遏止电位差。
图 3 存在反向电流的光电伏安特性曲线
（2）补偿法 由于本实验仪器的特点，在测量各谱线的遏止电压 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 UAK 使电流为零后， 保持 UAK 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 UAK 的 绝对值作为遏止电压 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 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（最小二乘法） 根据线性回归理论，U- 直线的斜率 k 的最佳拟合值为
6
附录一 1. 实验仪器的结构及组成
实验仪
图 4 仪器实验原理结构示意图
1. 汞灯电源（镇流器） 2. 实验装置说明 （1）光源
2. 高压汞灯 5. 光电管
3. 滤光片 6. 导轨
4. 光阑（2mm，4mm，8mm）
用高压汞灯做光源，配以专用镇流器为高压汞灯提供稳定电源，谱线范 围为 320.3nm～ 872.0nm， 可用谱线为 404.7nm、 435.8nm、 546.1nm、 577.0nm， 共四条强谱线。 （2）滤光片 滤光片的主要指标是半宽度和透过率。 透过某种谱线的滤光片不允许其附近 的谱线透过。高压汞灯发出的可见光谱线中，强度较大的有五条，其中仪器配有 四种滤光片。 （3）光电管暗盒 采用测 h 专用光电管，由于采用了特殊结构，使光不能直接照射到阳极， 由阴极反射照到阳极的光也很少，加上采用新型的阴、阳极材料及制造工艺，使 得阳极反向电流大大降低，暗电流也很低（≤2×10-12A） 。 （4）微电流测量仪 在微电流测量中采用了高精度集成电路构成的电流放大器，对测量回路而 言，放大器近似于理想电流表，对测量回路无影响，使测量仪具有高灵敏度（电 流测量范围 10-13A～10-8） 、高稳定性（零漂小于满刻度的 0.2％） ，从而使测量精 度、准确度大大提高。测量结果由 4 位 LED 显示。在电流调零时，必须断开光 电管暗箱微电流输出端与实验仪微电流输入端（后面板上）的高频匹配电缆的连 接。电流量程有 10-8A～10-13A 六个档位，选择某个档位进行测量时，将“电流量 7
h 1 mv 2 A 2
（2）
(2) 式称为爱因斯坦光电效应方程。 由此可见， 光电子的初动能与入射光频率 呈 线性关系，而与入射光的强度无关。 3、光电效应存在光电阈 实验中发现，当光的频率 0 时，不论用多强的光照射到物质上都不会产 生光电效应，根据 (2) 式， 0
光电效应法测量普朗克常数
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数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是 否需要用量子力学来描述的依据。 1905 年爱因斯坦发展了辐射能量 E 以 h ( 是光的频率 )为不连续的最小单位的量子化思想， 成功地解释了光电效应实验 中遇到的问题。1916 年密立根用光电效应法测量了普朗克常数 h，同时证实 了光量子能量方程式的成立。光电效应实验有助于我们了解量子物理学的发展 及对光的本性认识。今天，光电效应已经广泛地应用于现代科学技术的各个 领域，利用光电效应制成的光电器件已成为光电自动控制、微弱光信号检测 等技术中不可缺少的器件。 一、实验目的 1．了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程。 2．掌握光电效应法测定普朗克常数 h。 3．用三种数据处理方法分析实验结果。 二、实验仪器 BEX-8504 型光电效应实验仪。 DH-GD-3 型普朗克测定仪。 具体包括：可调直流（恒压）电源，微电流测量仪，高压汞灯，滤光片 （中心波长：365 nm、405 nm、436 nm、546 nm、577 nm） 、光阑（2 mm，4 mm， 8 mm） 、光电管、导轨、遮光罩。 三、实验原理 光电效应实验原理如图 1 所示， 其中 S 为真空光电管， K 为阴极， A 为阳极， 当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路的，所以检流计 G 中无电流流过； 当用一波长比较短的单色光照射到阴极 K 上时，阴极上的电子吸收了光子的能 量后逸出金属阴极表面并被阳极所俘获，形成光电流。 1. 光电流与外加电压大小的关系 光电流随加速电位差 U 变化的伏安特性曲线如图 2 所示。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 IH， 饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当阳极和阴极之间加上反向电 压时，光电流迅速减小。实验中发现，存在一个遏止电位差 Ua，当电位差达到 这个值时，光电流为零。 1
1 2 mv eU a 2
（1）
根据爱因斯坦的光量子理论，光是运动着的粒子流，这些光粒子称为光子， 每一光子的能量为 E h ，其中 h 为普朗克常量， 为光波的频率，所以不同频 率的光波对应光子的能量不同。光电子吸收了光子的能量 h 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
2
…
h n e U n A
任意联立其中两个方程就可得到
h e(U i U j )
（3）
i j
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 常数 h，也可由 -U 直线的斜率求出 h。因此，用光电效应方法测量普朗克常数 的关键在于获得单色光、测量光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。 实验中，单色光可由汞灯光源经过滤光片产生，汞灯在可见光区域内几条谱 线如表 1 所示。
（2）逐差法 4
根据 ki
U a U ai U aj ，可用逐差法从数据中求出一个或多个 ki，将其平 i j