大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
光电效应测量普朗克常量实验报告
光电效应测量普朗克常量实验报告引言：光电效应是20世纪初物理学上的一大发现，这一现象被广泛应用于工业和科学研究中。
实验的目的是通过实验测量普朗克常量（h）。
普朗克常量是量子力学中最重要的常量之一，它是描述微观物理现象的基础。
实验原理：光电效应是指当金属表面受到光的照射时，金属表面上的自由电子可以被激发出来。
这种现象可以用经典物理学和量子力学来解释。
根据经典物理学，当光照射一个金属表面时，光子（光的波动粒子性质）会“撞击”金属表面上的电子，给它们提供一定的能量，如果这些电子获得的能量大于金属的解离能，那么它们就可以脱离金属表面成为自由电子。
而从量子力学的角度看，光子具有一定的能量和波长，对于金属来说，只有能量大于它的等效电离能才能将电子脱离金属表面，且脱离电子的动能与光子的能量差相等。
根据这两种解释，在光照射下，从金属表面脱离的电子数随着入射光的强度和频率而改变。
在实验中，可以通过改变光的频率来控制金属表面上脱离的电子数，进而测量普朗克常量。
另外，测量光电子的动能也是实验的重要指标之一。
实验器材：实验器材主要包括：汞灯、透镜、绿色滤波片（546 nm）和金属片。
在实验的过程中，我们需要依次将汞灯、透镜和绿色滤波片固定在一起，形成一个光源，将金属片放在光源前方，这样当光照射在金属片上时，就可以观察到光电子的逸出现象。
并使用一个数据采集器来测量电压和电流的变化，并通过计算来推导出普朗克常量。
实验步骤：1.首先将汞灯、透镜和绿色滤波片按照实验要求固定在一起，形成一个光源，在不同的电压下调整汞灯的强度，保证光线对金属片的照射强度在合适的范围内。
2.将金属片放置在光源前方，调整金属片的位置，使得光照射在金属片的表面上。
在不同的电压下，记录金属片释放出的光电子电流的变化情况。
3.保持光源的强度和金属片的位置不变，更换不同颜色的滤波片（即不同的波长），测量在不同波长下金属片释放出的光电子电流的变化情况。
4.通过分析实验数据，计算出光子的能量和波长，并推导出普朗克常量的数值。
用光电效应测量普朗克常量
用光电效应测量普朗克常量【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。
【实验仪器】光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪【实验原理】1、存在截止频率v0 ：每一种金属都有一极限频率,当入射光的频率低于截止频率时，无论光的强度如何都没有光电子产生；（v0 红限频率）2、光电效应中产生光电子速度（初动能）与光强无关，而与入射光的频率成正比；3、瞬时效应：只要v>v0立即引起光电子发射(时间间隔小的可以忽略不计)4）当AKU大于或等于U0 后，I迅速增加然后趋于饱和。
饱和光电流强度Im 与入射光强P成正比。
然而对于这些实验事实，经典的波动理论无法给出圆满的解释爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，提出了光量子假设，当光子照射金属时，金属中的电子全部吸收光子的能量hv，电子把光子能量的一部分变成它逸出金属表面所需的功W，另一部分转化为光电子的动能，即爱因斯坦光量子理论圆满地解释了光电效应的各条实验规律光强2 >光强1aU AKUI光强光强1S2IS1I光子能量: v：光子频率 h：普朗克常数光强： N:单位时间通过单位面积的光子个数当221mmveU时，光电子动能将变为零，eU代表光电子的最大初动能存在截止电压U0光电子的最大初动能等于它反抗电场力所做的功普朗克常数的测量：得截止电压U0与入射光频率v成直线关系：实验中可用不同频率的入射光照射，分别找到相应的遏止电压U0 ，就可作出U0～ v的实验直线，此直线的斜率就是k=h/e则普朗克常数：五、实验内容与步骤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365.0nm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。
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。
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 。
光电效应测普朗克常量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：光电效应测普朗克常量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1、 研究光电管的伏安特性及光电特性。
2、 比较不同频率光强的伏安特性曲线与遏制电压。
3、 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
4、 验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h 。
二、 实验仪器：YGD-1 普朗克常量测定仪（内有75W 卤钨灯、小型光栅单色仪、光电管和微电流测量放大器、A/D 转换器、物镜一套）图（1）1—电流量程调节旋钮及其量程指示； 2—光电管输出微电流指示表； 3—光电管工作电压指示表； 4—微电流指示表调零旋钮； 5—光电管工作电压调节（粗调）； 6—光电管工作电压调节（细调）； 7—光电管工作电压转换按钮; 8—光电管暗箱；9—滤色片，光阑（可调节）总成； 10—档光罩；11—汞灯电源箱； 12—汞灯灯箱。
三、 实验原理：光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD 是光电管，K 是光电管阴极，A 为光电管阳极，G 为微电流计，V 为电压表，E 为电源，R 为滑线变阻器，调节R 可以得到实验所需要的加速电位差AK U 。
光电管的A 、K 之间可获得从 U -到0再到 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： nm nm nm nm nm 577 ,546 ,436 ,405 ,365。
无光照阴极时，由于阳极和阴极是断路的，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AK U 越大，阴极电流越大，当AK U 增加到一定数值后，阴极电流不 再增大而达到某一饱和值H I ，H I 的大小和照射光的强度成正比（如图2所示）。
加速电位差AK U 变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差AK U 负到一定数值时，阴极电流变为“0”，与此对应的电位差称为遏止电位差。
大学物理实验光电效应法测普朗克常量 h讲义
光电效应法测普朗克常量h（本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》）1905 年，年仅26 岁的爱因斯坦（A.Einstein）提出光量子假说，发表了在物理学发展史上具有里程碑意义的光电效应理论，10 年后被具有非凡才能的物理学家密立根（Robert Millikan）用光辉的实验证实了。
两位物理大师之间微妙的默契配合推动了物理学的发展，他们都因光电效应等方面的杰出贡献分别于1921 年和1923 年获得诺贝尔物理学奖金。
光电效应实验及其光量子理论的解释在量子理论的确立与发展上，在揭示光的波粒二象性等方面都具有划时代的深远意义。
利用光电效应制成的光电器件在科学技术中得到广泛的应用，并且至今还在不断开辟新的应用领域，具有广阔的应用前景。
本实验的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，使电子逸出物体面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。
在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。
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。
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。
大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
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 ，光电子吸收了光子的能量hν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 hv221 （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），hAv0，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。
光电效应测普朗克常量实验报告
34 -0.85 2802 1855 421 -103
35 -0.8 2802 2190 725 -100
36 -0.75 2802 2422 1353 -92.9
37 -0.7 2802 2601 1755 -82.8
38 -0.65 2802 2751 2103 -67.6
39 -0.6 2802 2797 2297 -39.7
2. 在实验过程中若改变了光源与光电管之间距离，会产生什么影响？ 在实验过程中若改变光源与光电管之间距离，会导致入射光强的改变，从而影响饱和光电流的大小。 距离越近光电流越大，距离越远光电流越小。 3. 当加在光电管两端的电压为零时，光电流不为零，这是为什么？
光电子有初动能，所以，即使在加速电压U 等于零时，仍然有光电子落到阳极而形成光电流，甚至当 阳极的电势低于阴极的电势时也有光电子落到阳极，直到加速电压为某一负值UC 时，所有的光电子都不能
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-1.4
-1.35
-1.3
-1.25
-240
-213
-182
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41.5
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320
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-124
-120
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-113
-107
-99
5. 利用“抬头点”法确定各波长对应的截止电压U c ，将结果记录于表 2 中。
大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
大学物理实验光电效应测量普朗克常量光电效应是指光照射到金属或半导体表面时，会将材料表面的电子逸出，形成电子流动，这种现象也被称为外光电效应。
这一效应被广泛应用于光电器件中，如光电二极管、光电倍增管、光电导和光电离探测器等。
普朗克常量是经典物理学无法解释光子波动特性而被引入的常量，它是量子力学理论中的基本常量之一。
测量普朗克常量不仅可以验证量子力学理论，还是研究材料物理、电子学和光电技术的重要手段。
本实验基于光电效应，通过测量光电子释放所需的最小光电位差来计算普朗克常量。
实验原理及仪器实验原理：根据光电效应的原理，将金属波段照射一个适当频率的光子，可以释放出电子，使其能量E=hν+φ，其中h是普朗克常量，ν是光子的频率，φ是金属的功函数。
当光子的频率越高，能量也越大，释放出的电子遵循马克斯韦-玻尔兹曼分布函数。
实验仪器：本实验采用光电效应测量普朗克常量的实验仪器包括：光源（波长λ=365 nm），金属阴极，稳压电源，电子倍增管以及计算机数据采集系统。
实验步骤1. 将光源放置在实验室的适当位置，使之与金属阴极垂直，调整光源的强度，使得当金属阴极表面被光照射时，所有光子的频率相同，为f0。
2. 首先用电子倍增管和所连数据采集系统测量金属阴极的暗电流和阴极的最大电压U0。
3. 调整电源开关和延迟时钟，使得电压逐渐增加，当金属阴极上开始有电子流时，连续自动测量各电压下的电流I。
4. 将测得的电流I与电压U作图，绘制出电压与电流的关系曲线。
5. 根据测得的数据，计算出工作电压Ek=U-U0、光子频率f、电子最大动能T以及与单位时间内的光子数N、电子流I之间的关系。
6. 计算出普朗克常量h并根据所测得的频率计算对比结果。
注意事项1. 操作前必须仔细阅读实验操作步骤并熟练掌握相关知识。
2. 在进行实验过程中，必须严格按照实验规程和实验步骤进行，尽量减少实验误差的发生。
3. 在操作仪器设备时，一定要正确连接各个部件，并检查设备是否工作正常。
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
09光电效应法测普朗克常量
09光电效应法测普朗克常量实验报告：光电效应法测普朗克常量张和pb07210001一、实验题目：光电效应法测量普朗克常数二、实验目的：了解光电效应的基本规律。
用光电效应法测量了光电管的普朗克常数和光电特性曲线。
三、实验仪器:四、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。
在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。
光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。
其中s是真空光电管，K是阴极，a是阳极。
当阴极无光照射时，由于阳极和阴极开路，检流计g中没有电流流动。
当短波长的单色光照射在阴极K上时，就会形成光电流。
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。
光电管、滤波片、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表1.光电流和入射光强度之间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ih，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。
当u=ua-uk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。
2.光电子的初动能与入射频率之间的关系当光电子从阴极逸出时，它具有初始动能。
在减速电压下，光电子逆电场力的方向从K极移动到a极。
当u=UA时，光电子不再能到达a极，光电流为零。
因此，电子的初始动能等于其克服电场力作用的功。
即1mv2?eua（1）根据爱因斯坦关于光的本质的假设，光是一股运动的粒子流，这些粒子被称为光子。
每个光子的能量是？？HV，其中h是普朗克常数，ν是光波的频率。
因此，对应于不同频率光波的光子能量是不同的。
光电子吸收光子的能量Hν之后，一部分被消耗以克服电子的逃逸功a，另一部分被转换为电子的动能。
根据能量守恒定律hv?1mv2?a（2）2式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。
光电效应测定普朗克常量--目的,原理
大学物理实验——光电效应测普朗克常数主讲人：蒋逢春简介1905年 1、光电效应的发现提出光量子假说 获得诺贝尔奖1921年光电倍增管紫外光电管光敏电阻光电继电器国际空间站的太阳能电池板太阳能电池警示灯太阳能电池阵列发电太阳能汽车目 录 01 实验目的02 实验原理 04 实验内容 03 实验仪器1. 加深对光电效应和光的量子性的认识。
2.了解验证爱因斯坦光电效应方程的基本实验方法。
3.描绘光电管的伏安特性曲线。
4. 测定普朗克常量。
原理 仪器 内容 目的V G光电效应电路图 目的 仪器 内容 原理 AK1I 2I i m1i m2i o 0U -U12I I >光电管的伏安特性曲线 目的 仪器 内容 原理2012meU m v 遏止电压U 0 目的 仪器 内容 原理 光电子的最大初动能与光强无关,而与入射光的频率有关。
0W h ν=截止频率 目的仪器内容 原理W 叫电子逸出功212m h m Wν=+v 光电效应方程 目的仪器内容 原理00h h U e e νν=-e h U =∆∆ν0e U h ν∆∆=00U 0νν0 3、光电效应实验原理阴极光电流 实际伏安曲线 暗电流 阳极光电流Uo I U目的仪器内容 原理光电管的实际伏安特性曲线求遏止电压的方法 目的仪器内容 原理交点法: 拐点法: 若光电管的暗电流很小 减小阳极光电流比较困难总结•光电效应•遏止电压•普朗克常数目的原理内容GP-1A型普朗克常量测定仪仪器光源光电管暗盒NG 滤色片一组GP-1A型微电流测量仪原理 应用 思考 结构 目的 原理 仪器 内容 数据处理 1. 在坐标纸上描绘出对应不同波长的光电管的伏安特性曲线，用拐点法读出各遏制电压值。
2. 画出各遏制电压和频率的关系线，由斜率求出h 。
原理 应用 思考 结构 目的 原理 仪器 内容 注意事项 1．汞灯一旦打开，不要随意关闭。
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。
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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 2
2
1 (1） 每一光子的能量为hv ，光电子吸收了光子的能量hν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
2
2
1 （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），
h
A
v
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j
i 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。
因此，用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。
实验中，单色光可由水银灯光源经过单色仪选择谱线产生。
为了获得准确的遏止电位差值，本实验用的光电管应该具备下列条件： （1） 对所有可见光谱都比较灵敏。
（2） 阳极包围阴极，这样当阳极为负电位时，大部分光电子仍能射到阳极。
（3） 阳极没有光电效应，不会产生反向电流。
（4） 暗电流很小。
但是实际使用的真空型光电管并不完全满足以上条件。
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。
由于暗电流是由阴极的热电子发射及光电管管壳漏电等原因产生，与阴极正向光电流相比，其值很小，且基本上随电位差U 呈线性变化，因此可忽略其对遏止电位差的影响。
阳极反向光电流虽然在实验中较显著，但它服从一定规律。
据此，确定遏止电位差值，可采用以下两种方法：
（1） 交点法 （2） 拐点法
实验步骤：1. 在光电管入光口装上365nm 滤光片，电压为-3V，调整光源和光电管
之间的距离，直到光电流为-0.3错误!未找到引用源。
，固定此距离，不需再变动。
2. 分别测365nm，405nm,546nm,577nm 的V-I 特性曲线，从-3V 到25V，拐点处测量尽量小。
3. 装上577nm 滤色片,在光源窗口分别装上透光率为25%,50%,75%的遮光片,加20V 电压,测量饱和光 电流I m 和照射光强度的关系,作出I m ～光强曲线。
4.做Ua—V 关系曲线，计算红限频率和普朗克常数h,与标准值进行比较。
实验器材：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。
实验桌号：9号
实验数据与数据处理：
2. 分别测365nm，405nm,436nm,546nm,577nm的V-I特性曲线，从-3V到25V，拐点处测量尽量小。
(1)波长=365nm
表1 波长为365nm时对应的U-I
图4 波长为365nm的V-I特性曲线
Ua=-1.17V
(2)波长=405nm
表2 波长为405nm时对应的U-I
图5 波长为405nm的V-I特性曲线
Ua=-0.89V
(3)波长=436nm
表3 波长为436nm时对应的U-I
图6 波长为436nm的V-I特性曲线
Ua=-0.72V
(4)波长=546nm
表4 波长为546nm 时对应的U-I
Ua=-0.22V (5)波长=577nm
表5 波长为577nm 时对应的U-I
Ua=-0.15V
图7 波长为
546nm 的V-I 特性曲线
图8 波长为
577nm 的V-I 特性曲线
3. 装上577nm 滤色片,在光源窗口分别装上透光率为25%,50%,75%的遮光片,加20V 电压,测量饱和光
电流I m 和照射光强度的关系,作出I m ～光强曲线。
表6 遮光片的透光率与和光电流I m 的关系
4.做Ua—V 关系曲线，计算红限频率和普朗克常数h,与标准值进行比较。
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%
38.1563
.661
.563.6
真实值
测量值
真实值相对误差h 错误!未找到引用源。
由于本实验的仪器不精确及人的读数误差，及实验本身原理导致的误差及当时实验环境影响。
因此实验存在较大误差。
但在一定误差范围内，可以认为本实验的结果可信。
图9 Im ～光强曲线
图10 Ua-V 关系曲线。