普朗克常数的光电效应法测定
光电效应测普朗克常数实验及数据处理
光电效应测普朗克常数实验及数据处理
光电效应测普朗克常数实验是通过测量金属表面光电子的动能与光源频率之间关系，来测量普朗克常数。
实验步骤：
1.搭建实验装置，其中包括光源、单色仪、准直器、透镜等。
2.选择一个金属样品（一般选用钨或铜）、清洁样品表面，以确保表面无杂质。
3.用单色仪选择出单色光，将单色光准直后射入样品表面，通过调节单色仪的光波长和频率使其符合实验需求。
4.插入特制的光电倍增管，并将其加入电路，执行微调使光电子从样品表面射出，经过光电倍增管放大后，通过电极采集并测量其电动势。
5.收集并记录数据，测量不同波长的光电子动能和光源频率。
6.根据实验数据，使用光电效应的公式计算普朗克常数。
实验结果处理：
将实验得到的光电效应的数据记录下来，并通过数据处理得到普朗克常数的值。
具体步骤如下：
1.绘制光电效应的图像：将不同波长下的光电子动能和光源频率以图形方式表示出来，并对其进行拟合，得到直线方程。
2. 计算斜率：直线的斜率可以通过标准线性回归方法进行计算。
3. 根据斜率计算普朗克常数：在得到直线方程的基础上，可以通过斜率计算普朗克常数。
4.分析误差：进行误差分析，包括系统误差和随机误差，并得到实验结果的误差范围。
经过上述处理，就能得到普朗克常数的精确值。
光电效应法测定普朗克常数
光电效应法测定普朗克常数一、实验任务1．测量普朗克常数测量五种频率光波的载止电压c U 。
列表记录数据。
测量时选择光电管与入射光之间的距离取400mm ，并选用孔径为2mm 的光阑（即2Φ）。
用最小二乘法计算普朗克常数。
2．测光电管的伏安特性曲线（用坐标纸画实验曲线）分别测量365nm(2Φ)、577nm(2Φ)、577nm(4Φ)条件下光电管的伏安特性曲线。
列表记录数据。
测试要求：电压变化范围0~50V ，电压小于30V 时，每间隔1V 测量1个数据点，电压大于30V 时，每间隔2V 测量1个数据点。
二、操作要点1．调整光电管与汞灯之间的距离为400mm ，并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。
2．测量前仪器的电流显示器要进行调零，改换量程时也要调零。
调零的方法是：将“电流量程”选择开关置于所选档位，将光电管暗箱电流输出端与实验仪电流输入端（后面板上）断开，旋转“调零”旋钮，使电流指示为000.0。
调好后，用高频匹配电缆将电流输入连接起来。
按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。
三、注意事项1．滤光片及光阑应轻拿轻放，从仪器上卸下后，立即放入盒中特定位置，小心不要触及镜面。
2．该实验仪器具有极高的灵敏感，所以易受干扰。
因此在实验过程中动作要轻、不要碰测试电缆线等，不要使实验台受到振动。
四、报告要求1．列表记录数据.2．用最小二乘法计算普朗克常数，利用测得的普朗克常数与标准值计算相对误差。
3．利用坐标纸，在同一坐标纸系下，做不同条件下的光电管伏安特性曲线。
五、讨论题1、2 。
光电效应法测定普朗克常数.
0
U0 ～ 曲线
4、存在截止频率：只有入射光频率 大于0 时， 才能产生光电效应，0称为截止频率。对于不同 的金属阴极，0值也不同。但这些直线的斜率都
相同。
5、瞬时效应：频率大于截止频率0的光一照到阴极
上，立即有光电子产生。
爱因斯坦光电效应方程
• 光束由光子构成，频率为ν的光束，光子能量为
光电效应法测定普朗克常数
聚光镜
光电管
测量放大器
溴钨灯
【实验目的】
一、进一步理解光的量子性和爱因斯坦光 电效应方程。
二、学习测量普朗克常数的方法。
三、掌握小型光栅单色仪和微电流计的调 节方法。
【实验原理】
一、光电效应和爱因斯坦方程 二、光电管的实际伏安特性曲线
一、光电效应和爱因斯坦方程
• GD为光电管，K为阴极， A为阳极，G为微电流计， V为电压表，R为滑线变 阻器。
4、将读数轮置于546nm（修正值）。取下光电管暗盒 盖，使其对准单色仪的出缝处。
5、调好测量放大器的零点位置。调节电位器旋钮，从
1V开始，缓慢改变电压，观察电流变化，记住电流 开始明显升高的电压值。然后，还是从1V开始，依 次读取电压和电流值，在电流升起点附近，增加测 量点的密度，以使作图精确。电流变成正值后，加
二、在坐标纸 上作出U0 —ν直线。要求： U0 取绝 对值，算出各波长对应的频率，做拟合直线， 在此直线上找到两点求斜率。
三、计算h的值，与公认值（h0=6.6261761034Js ）比较算出相对误差。 四、写出误差分析，并作思考题：P126—4题。
表一 不同波长下电压和光电流数值
546nm
-0.1
19.2
-0.05
30.5
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。
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
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。
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光电效应法测普朗克常量
试验名称：光 电 效 应 法 测 普 朗 克 常 量h实 验 目 的 ： 是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。
实验原理光电效应实验原理如图8.2.1-1 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， 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，形 成光电流， 光电 流随加速电位差 U 变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2 所示。
IGu ‘圄 s . 2. 1 - 1 光电妓应实撞原理圄 阁 8 . 2 .1 - 2 光电管的伏安特住幽缉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 tt ，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 Ua 存 在， 当电位差达到这个值时， 光电流为零。
u2.光电子的初动能与入射频率之间的关系当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_!_mv2 = e U (1)2根据爱因斯坦关于光的本性的假设，每一光子的能量为ε＝仙，其中h 为普朗克常量，v 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 v 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h v 二＿！＿(2)m v2+A2式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。
3.光电效应有光电存在实验指出，当光的频率ν＜ν。
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。
），v"υ＝h兰，V o-称为红限。
爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式(1 ）和（2）可得：hν＝eiVol+A，当用不同频率C V J，吨，V3,.,V n）的单色光分别做光源时，就有hv,= e l V,l+Ahν2 = eiV2I + Ahν11=eiV11I+A任意联立其中两个方程就可得到(3)h- e(U; - U j )ν一νj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v-U 直线的斜率求出h。
光电效应法测量普朗克常数
光电效应法测量普朗克常数光电效应是一种重要的现象，它对很多技术和科学原理的研究产生了影响。
光电效应是指当光线照射在某些物质表面时，会使该物质发射出电子。
该现象是由爱因斯坦在1905年提出的，并获得了诺贝尔物理学奖。
在现代物理学中，普朗克常数是一个重要的物理常数，它在理解光电效应中扮演了重要的角色。
普朗克常数是物理学中的基本常数之一，它描述了光电效应中电子的行为。
普朗克常数的数值是6.62607015×10^-34 J·s，它是量子力学中基本常数之一。
根据量子力学的理论，光的能量是以离散的“子包”（也称为光子）的形式存在的，光子的能量与其频率成正比。
因此，当光线照射在某个物质表面时，只有光子的能量高于该物质所能接受的最小能量（也称为“功函数”），才能发射出电子。
该最小能量与物质的电子能级有关，它通常用电子伏（eV）或焦耳（J）来表示。
测量普朗克常数是很重要的，因为它在很多物理学和工程学的应用中都扮演着重要的角色。
例如，在半导体技术和光子学中，普朗克常数是用来描述电子和光子的行为和相互作用的基本常数。
在量子力学中，普朗克常数是计算量子态密度，计算粒子波长和频率的关系等概念的基础。
因此，测量普朗克常数是非常重要的，它有助于我们更好地理解自然界中的现象和数量化地描述其行为。
一种常用的测量普朗克常数的方法是通过光电效应实验。
在实验中，我们使用一束单色（只有一个频率）的光线照射在金属表面上，观察金属表面发射出来的电子能量和光子的能量之间的关系。
通过这个关系，我们可以计算出普朗克常数的值。
这个方法被称为“光电效应法”。
在光电效应法中，我们需要使用很多精密的仪器和设备来测量电子的动能、光的频率和电流等参数。
实验中最重要的设备之一是光电池（也称为“光电管”），它类似于我们日常使用的照相机，可以将光子转换为电子，以电流来衡量光子的能量。
实验中，我们可以调整光线的频率和强度，来研究普朗克常数与光的能量之间的关系，然后利用这些数据来计算普朗克常数的值。
测量普朗克常数的方法
测量普朗克常数的方法
测量普朗克常数的方法有多种，下面列举几种常用的方法：
1. 光电效应法：利用光电效应原理，测量光子的能量与光电子的动能之间的关系，通过测量电子动能以及光子频率，可以反推出普朗克常数。
2. 满井法：利用黑体辐射定律，通过测量黑体辐射的强度与频率之间的关系，以及测量黑体温度，可以计算出普朗克常数。
3. 输运电子法：利用金属阻热电阻和金属阻府尔电阻之间的关系，测量电阻与温度的关系，通过测量金属电阻的变化可以计算出普朗克常数。
4. 气体阴极放电法：通过对气体阴极放电过程中的电流-电压特性曲线进行测量，可以计算出阴极电流阈值和普朗克常数之间的关系，从而测量普朗克常数。
上述方法中，使用光电效应和满井法是目前最常用的测量普朗克常数的方法。
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。
光电效应法测定普朗克常数.课件
滤色片对不同波长光的透过率应 高且稳定。
测量仪器
电流表
用于测量光电流的大小。
电压表
用于测量光电管两端的电压。
计时器
用于测量光电管发光的时间。
03
实验步骤与操作
实验准备
实验器材
光电效应实验装置、滤色片、稳压电源、电流表、电压表、光电池、光强度调节器等。
实验原理
光电效应是指光子通过照射金属表面，使电子从金属表面逸出的现象。根据爱因斯坦光电 效应方程，光子的能量E与光强、波长有关，而普朗克常数是光子能量与频率之间的比例 系数。
06
参考文献
参考文献
作者：张三 刊物名称：《物理实验》
出版年份：2008年
THANKS
感谢观看
02
实验设备与材料
光电效应法实验装置
光电管
恒流电源
恒压电源Biblioteka 测量仪表用于接收光子并产生光 电流。
为光电管提供稳定的电 流。
为光电管提供稳定的电 压。
用于测量光电流和电压 。
光源
激光器
产生单色光，具有高能量、高亮度和高方向性。
滤色片
用于选择所需波长的光。
滤色片
不同波长的滤色片
用于选择不同波长的光，以研究 光电效应与波长的关系。
实验原理简述
光电效应定义
爱因斯坦光电效应方程
当光照射在物质上时，物质可以吸收光的 能量并产生电子的现象。
解释了光子能量、波长和电子动能之间的 关系。
普朗克常数
描述量子力学中能量不连续性的物理常数 。
光电效应法测定普朗克常数的原 理
通过测量不同波长的光照射下的电子动能 ，结合爱因斯坦方程，推导出普朗克常数 的值。
光电效应法测定普朗克常数
c) d) e)
按方法 b 分别测得 577.0、546.1、435.8、404.7、365.0nm 的单色光电流特性曲线，并求出 各线对应的遏止电压 U’a。 利用上面所得的数据根据直线拟合（线性回归）的方法坐 U’a-v 图，并求出相关系数γ 和普 朗克常数 h 值，与理论值比较求出百分误差。 改变光源和光电管的距离，可以观察光电流的大小与光强的关系，验证有关光电效应的实 验规律。
当电子吸收了光子能量之后，一部分消耗于电子的逸出功 w，另一部分转换为电子的动能2 ������������ 2 ，即 1 ������������ 2 = ℎ������ − ������ 2 1.实验原理与电路 G 为微电流 光电效应的实验装置如图所示，其中 GD 为光电管，K 为光电管阴极，A 为光电管阳极，○ 计，○ V 为电压表，E 为电源，R 为滑线式电位器，调节 R 可以得到实验所需的加速电位差 UAK，单色光 从汞类光谱中用干涉滤光片滤得，其波长分别为 365.0nm，404.7nm，435.8nm，546.1nm，577.0nm。 G 中无电流流过。用光照射阴极时，由于阴极释放出电 由于阳极和阴极是断路的，无光照射阴极时，○ 子而形成阴极光电流 （简称阴极电流） 。 加速电位差 UAK 越大， 阴极电流越大； UAK 增加到一定量值后， 阴极电流不再增大而达到饱和值 IH； IH 的大小和照射光的强度成正比。 当加速电位差 UAK 变成负值是， 阴极电流迅速减小；直到 UAK 负到一定量值时，阴极电流变为“0” ，对应的电位差称为遏止电位差， 用 Ua 专门表示。|Ua|的大小与光的强度无关，而是随照射频率 v 的增大而增大。
【实验目的】
1.通过光电效应实验了解光的量子性。 2.测量光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的截止电压。 3.验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。
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。
光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析_宋晓东
光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析_宋晓东光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的能量足够大，就会把金属表面的电子从金属中解离出来，形成光电子。
测量光电效应可以用来确定普朗克常数。
下面将介绍光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析。
1.实验装置：为了测量光电效应，可以使用一套简单的实验装置，包括光源、光电池、电流计、电压源等。
2.实验步骤：（1）将光电池放置在黑暗室内，以避免其他外界光源的干扰。
（2）通过电压源给光电池加上适当的反向电压，使光电流趋于零。
（3）逐渐增加反向电压，当光电流开始出现时，记录下此时的电压值为截止电压。
（4）通过改变光源的光强（或波长），重复上述步骤，记录不同光强下的截止电压。
3.数据处理：（1）根据光电效应的基本公式E=hf- φ，其中E为光子的能量，h为普朗克常数，f为光频率，φ为金属的逸出功。
（2）通过测量截止电压和光源的光强，可以求出光的频率f。
（3）根据公式E=qV（q为电子的电荷，V为电压），结合步骤2中的实验数据，可以求出光子的能量E。
（4）将步骤3中求得的光子能量E代入公式E=hf- φ中，可以解得普朗克常数h。
4.误差分析：（1）由于实验过程中的测量误差，如截止电压的测量误差以及光强的测量误差等，可能会影响实验结果的准确性。
应该注意减小这些误差的发生，例如提高仪器的测量精度，多次重复测量取平均值等。
（2）此外，光电效应实验中的测量结果受到金属表面的脏污程度、金属表面粗糙程度等因素的影响，也可能会引入误差。
因此，在实验之前应该保证金属表面的干净和光滑。
（3）另外，普朗克常数不仅与光电效应有关，还与其他量如光的频率、电子电荷等有关，所以在测量中应考虑这些因素的误差。
总之，光电效应测量普朗克常数的方法是通过测量光源的光强和截止电压来求解，其中需要注意减小实验误差的发生。
此外，还需考虑其他因素对实验结果的影响，以确保测量结果的准确性。
光电效应法测量普郎克常数 实验报告含数据
4光电效应法测普朗克常量PB05007204 李东永实验目的：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：1．光电效应实验原理如右图所示。
其中S 为 真空光电管，K 为阴极，A 为阳极。
2．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。
3． 光电子的初动能与入射频率之间的关系 由爱因斯坦光电效应方程A mv hv +=221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。
4． 光电效应有光电阈存在实验指出，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，根据爱因斯坦光电效应方程可知：hAv =0，ν0称为红限。
爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：ji j i v v U U e h --=)(实验仪器：光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等，接线电路如右图所示。
实验内容：1．在365nm 、405nm 、436nm 、546nm 、577nm 五种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常量h 。
2．作a U v -的关系曲线，用一元线形回归法计算光电管阴极材料的红限频率、逸出功及h 值，并与公认值比较。
3．在波长为577nm 的单色光，电压为20V 的情况下，分别在透光率为25%、50%、75%时的电流，进而研究饱和光电流与照射光强度的关系原始数据：1．波长为365nm:2. 波长为405nm:3.波长为436nm:4.波长为546nm:5. 波长为577nm:6. 波长为577nm,电压为20V:数据处理:一 . 做出五个U-I 1．波长为 1.425-2246810121416I / u A2．波长为3．波长为2468I /u A4.波长为-0.8865.波长为Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A-0.173550.61919 B 0.176260.08758------------------------------------------------------------R SDN P------------------------------------------------------------ 0.8182 0.17408 4 0.1818 ------------------------------------------------------------3.由上面线性拟合可得: 普朗克常量为3414191082.210176.0106.1)(---⨯=⨯⨯⨯=--=ji j i v v U U e h红限为 Hz h A v 13341901084.91082.2106.1174.0⨯=⨯⨯⨯==-- 三. 饱和光电流和光强的关系（λ=577nm,U=20V ）20304050607080901001100.40.60.81.01.21.41.6I / u A%Y = A + B * XParameterValueError------------------------------------------------------------A 0.10.09487 B0.01440.00139------------------------------------------------------------RSDNP------------------------------------------------------------ 0.990870.0774640.00913得出结论:1. 实验测得的普朗克常量为341082.2-⨯=h ;单位？ 2. 实验测得的红限为Hz v 1301084.9⨯=;3. 饱和光电流和光强基本上成线性关系;误差分析:实验结果中的误差是很大的.经分析,出现误差的最主要原因应该是遏止电位差测量的不精确.. 由于存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流（即无光照射时的电流），所以测得的电流值，实际上包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分，所以伏安曲线并不与U 轴相切,进而使得遏止电位差的判断较为困难.因此,实验的成败取决于电位差是否精确.为了减小实验的误差, 确定遏止电位差值，本实验中采取了交点法测量遏止电位差,但是实验的结果中的误差仍然很大,因此要在实验的同时注意以下一些注意事项以尽量减小误差。
光电效应测普朗克常数
光电效应测普朗克常数引言光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子的现象。
这一现象对于理解光的本质和粒子特性起到了重要的作用。
普朗克常数是描述光的粒子性质的一个物理常数，它被定义为光子能量与其频率之间的比值。
本文将介绍光电效应的基本原理以及如何利用光电效应来测量普朗克常数。
光电效应的基本原理光电效应的基本原理可以用来解释为什么金属在受到光照射时会发射电子。
根据爱因斯坦的光子观点，光是由一系列能量为hf的光子组成的，其中h为普朗克常数，f为光的频率。
当光照射到金属表面时，光子的能量转移给了金属中的自由电子，使其获得可能离开金属表面的能量。
如果光子的能量足够大，电子将被光子完全吸收并从金属表面射出，这就是光电效应的基本过程。
光电效应的一些基本特点可以总结如下：1.光电子发射的速度与入射光子的频率有关：光电子发射的速度与入射光子的频率成正比。
当入射光子的频率增加时，光电子的速度也会增加。
2.存在阈值频率：对于给定的金属材料，存在一个称为阈值频率的临界频率。
当入射光的频率小于该阈值频率时，光电效应不会发生，即使光的强度很大。
3.光电子的动能与入射光子的频率相关：光电子的动能与入射光子的频率之间存在一个线性关系。
光电子的动能可以通过测量光电子的速度来确定。
测量普朗克常数的实验方法利用光电效应来测量普朗克常数可以采用以下的实验方法：1.测量光电流与光强度之间的关系：首先要测量光电流与光强度之间的关系。
实验中可以通过改变入射光的强度，使用一个电流计测量光电流的大小。
根据光电效应，光强度的增加应该导致光电流的增加。
2.测量光电流与频率之间的关系：接下来测量光电流与光频率之间的关系。
在这个实验中，入射光的强度保持不变，而改变入射光的频率。
通过测量光电流的变化，可以得到光电流与频率之间的关系。
3.绘制光电流与频率的图像：根据实验测量数据，可以绘制光电流与频率的图像。
从图像中可以得到光电流与频率的线性关系的斜率。
大学物理实验2之光电效应法测普朗克常量
5. 操作步骤和要领
5. 操作步骤和要领 5.1 安全注意事项 • 汞灯一旦开启，不要随意关闭。 • 本实验不必要求暗室环境，但应避免背景光强的变化。 • 实验过程中注意随时盖上汞灯的遮光盖，严禁让汞光不经过滤光片直接入 射光电管窗口。
• 实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖！ • 仪器不宜在强磁场、强电场、强振动、高温度、带辐射物质的环境下工作。 • 仪器存放时应置于通风干燥处，加防尘罩。
截电压U0 与入射光频率具有线性关系。
3. 实验原理 A
U0
0
U0 ～ 曲线
G －V +
R －E +
光电效应实验原理图
3. 实验原理
3.2 实验规律 (3) 在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比于 入射光强P。
I
I m2 I m1
P2 P1
P2 P1
8. 实验数据记录及处理 8.2 测量截止电压
表2 测量截止电压数据整理换算表
要求： （1）假设截止电压和入射光频率是一个线性关系：Ua=kv+b, 通过最小二 乘法求出斜率k和截距b。计算中请写出详细过程并带入具体数据。 （2）通过此斜率k计算出普朗克常量h。计算h与公认值比较的相对误差。 （3）根据截距b计算出金属的脱出功A。并查阅实验所用的活性金属材料 的脱出功进行比较，给出相对误差。
代表人物：
惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695）
提出光是“机械波”
完成光的干涉实验，证明光的波动性
托马斯·杨（Thomas Young，1773-1829）
菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel，1788-1827）
完成衍射实验，成功地演示了明暗相间的衍射图样
光电效应测定普朗克常数
光电效应实验原始数据记录Uγ关系表一、0i iI U关系表二、AKλ=365.0nmφ=4mm光电效应测定普朗克常数一、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．掌握用光电效应法测定普朗克常数h 。
二、实验仪器仪器由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管，ZKY-GD-4智能测试仪构成，仪器结构如下图1所示1汞灯电源、2汞灯3滤色片、4光阑、 5光斑管、6基座、7测试仪图1实验仪器结构示意图三、实验原理普朗克常数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年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为γ的光子其能量为h γ。
当电子吸收了光子能量h γ之后，一部分消耗与电子的逸出功W ，另一部分转换为电子的动能221mv ，即： 212mv h W γ=- （1） 上式称为爱因斯坦光电效应方程。
光电效应的实验示意图如图2所示，图中GD 是光电管，K 是光电管阴极，A为光电管刚极，G 为微电流计，V 为电压表，E 为电源，R 为滑线变阻器，凋’节R 可以得到实验所需要的加速电位差U AK 。
光电管的A 、K 之间可获得从一U 到0再到十U 连续变化的电压。
实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为365nm 、405nm 、436nrn 、546nrn 、577nrn 。
无光照阴极时，由于刚极和阴极是断路的，所以G 中无电流通过。
用光照射阴极时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流。
(简称阴极电流)。
加速电位差U AK 越大，阴极电流越大，当U AK 增加到一定数值后，阴极电流不再增大而达到某一饱和值I M ，I M的大小和照射光的强度成正比。
加速电位图2光电效应实验示意图差U AK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差U AK负到一定数值时，U来表示。
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。
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2012-9-27
普朗克常数的光电效应测定
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5、实验步骤
3．相继换上波长分别为404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0nm 的滤色片，按照前两步，测量各波长对应的光电管的伏安曲线。 注意若反向光电流太弱可适当缩小光源和光电管暗盒之间的距离。 按下表记录数据。
普 朗 克 公 式 ： M T
2 h c 2 5
e
1
hc kT
1
引入h完美符合实验曲线！
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 3
H u a in a n N o rm a l U n iversity
1、普朗克常数的认识 ② 普朗克常数的数值 h=6.6260755×10-34 J· S
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普朗克常数的光电效应法测定
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普朗克常数的光电效应测定
1、普朗克常数的认识 2、实验背景 3、实验原理 4、实验器材 5、实验步骤 6、注意事项
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普朗克常数的光电效应测定
1
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1、普朗克常数的认识 ① 普朗克常数的由来
紫外灾难
维 恩 公 式 ： M T
C 1
5
C2
e
T
瑞 利 -金 斯 公 式 ： M T
C 3 4T
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普朗克常数的光电效应测定
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6、注意事项
1．滤色片表面应保护好，切忌污染，并防止打碎。 2．更换滤色片时，先将光源出射孔盖住，实验完毕后光电管应立即 罩上遮光罩，避免光直射阴极而缩短光电管寿命。 3．汞灯一旦打开，不要任意关闭。汞灯熄火后，不能立即启动，需 过十多分钟待灯管冷却后才能再次点然。由于汞灯辐射的紫外线较 强，不要直视汞灯以防眼睛受伤。
这个数值实在是太小了，一般可见光的频率在1015赫兹的 数量级，也就是说可见光的光量子的能量大约在10-19焦耳的数 量级，这对于我们平时所接触到的宏观世界来说实在是微不足 道的．就好像我们能望见一望无际的汪洋大海，却看不到海水 里的水分子．同样，我们感觉不到能量子的存在，除非我们进 入到了原子的尺度，从原子的角度来看待问题量子效应就变得 十分重要了。
U (V)
365.0nm
I (A) U (V)
404.7nm
I (A) U (V)
435.8nm
I (A) U (V)
546.1nm
I (A) U (V)
577.0nm
I (A)
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普朗克常数的光电效应测定源自13H u a in a n N o rm a l U n iversity
5、实验步骤
4．由于光电管的内阻很高，光电流很小，在测量中要注意外界干扰。
5. 实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖！
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 16
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普朗克常数的光电效应测定
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5、实验步骤 三、测量光电管的伏安特性曲线
1．让光源出射孔对准暗盒窗口，并使暗盒离开光源30~50cm的距 离，取下遮光罩，换上波长 365.0nm的近紫外滤色片；微电流测 量仪的“电压调节”从-2V起缓慢增加，先观察一遍电流随电压的 变化情况，大致明确拐点所在位置。 2．在观察的基础上对伏安特性曲线进行精确测量，显然我们应在 拐点处（即反向光电流开始明显变化的地点也即非线性较大的线 段）进行精测。注意我们的目的是测出遏止电势差，故正向光电 流无需细测。
理论解释：1905年爱因斯坦在普朗克（M.Planck）量子假 设的基础上提出了光量子（光子）概念，并由此圆满地解释 了光电效应的各种实验规律。
再次试验：10年后密立根（likan）以精湛的实验技 术验证了爱因斯坦的光电效应方程。 获得成就：爱因斯坦和密立根主要因光电效应方面的杰出贡献
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 10
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5、实验步骤 二、测量光电管的暗电流
1．连接好光电管暗盒与微电流测量仪之间的屏蔽电缆、地线和阳 极电源线（连接时先接好地线，后接其它线，勿让输出端A与地 短路）。
2．测量-2~ +2V范围的光电管的暗电流，注意电流的正负（极 性），注意选择电流表合适的倍率。
分别荣获1921年和1923年的诺贝尔物理学奖。
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 5
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3、实验原理 ①光电效应公式
电子逸出动能 金属表面电子逸出功
1 2
m vm hv A
2
光子能量
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 6
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3、实验原理
②光电效应实验原理图
K
A
－ V +
G
R －E +
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普朗克常数的光电效应测定
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3、实验原理 ③光电效应实验动画演示
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③普朗克常数的物理意义
经典世界与量子世界的分界点！
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 4
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2、实验背景 光电效应的历史
初次试验：1887年光电效应是赫兹（H.R.Hertz）于验证 电磁波存在时意外发现的，然而这一现象是无法用麦克斯韦的 经典电磁理论对其做出成功解释的。
4、实验器材 ① 普朗克常数测定仪（如GP-1A型，包 括光源、光电管暗盒、NG 滤色片一组及 GP-1A型微电流测量仪等）。
②实物图
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普朗克常数的光电效应测定
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5、实验步骤 一、测试前的准备
1.根据实验原理将光源、光电管暗盒及微电流测量仪依次放好， 暂不接线，用遮光罩盖住光电管暗盒的光窗。 2．打开汞灯开关让其预热。汞灯一旦打开，不要随意关闭。 3．将微电流测量仪面板“电压调节”逆时针调至最小。插上电 源，打开“电源开关”，让微电流测量仪预热20~30分钟。 4．待微电流测量仪充分预热后，对其电流表进行校正：先调零 点，后校正满度，因满度与调零之间有关联，须反复调节。并熟 悉 “电压量程”和“电压调节”旋钮。
直线拟合法测定普朗克常数
U0
(ν4,U0) (ν3,U0)
(ν2,U0)
(ν1,U0)
ν
普朗克常数h=ek
2012-9-27 普朗克常数的光电效应测定 14
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5、实验步骤 四、数据处理
1．在直角坐标纸上绘制出不同的频率（波长）下的 I-U曲线，由 此找到电流由水平或接近水平而开始上升的抬头点（拐点），确 定对应的遏止电势差U0 。 2．用列表法表示 的关系，并绘制其U0-V曲线，由爱因斯坦光电 效应方程可知，此曲线应为一直线，由作图法求出普朗克常数h， 并与公认值比较，计算出百分差。。