光电效应实验

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六、实验步骤
1、接线：
用专用电流信号线与导线把主机与光电管联接好
2、预热：
打开汞灯与主机电源开关，对汞灯及主机进行预热
3、挡光：
把滤色片调到0挡光位，用遮光盖盖住滤色片及汞灯的发 光孔，再把光栏调到4mm，光的入射距离调到400mm
3、测定普朗克常数的关键是什么？如何根据 光电管的特性曲线测定截止电压的方法？
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◆大学物理实验 光电效应及普朗克常量的测定
主讲：巫志玉
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历史背景：
赫兹
普朗克
爱因斯坦
密立根
康普顿
1、1887年，赫兹在实验中观察到了光电效应现象 2、1900年，普朗克提出了量子假说 3、1905年，爱因斯坦提出了光子假说 4、1916年，密立根证实了爱因斯坦的光电效应方程 5、1922年，康普顿发现了康普顿效应
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五、数据记录表格
1、测绘光电管的光谱特性曲线US～υ数据记录表
波长λi(nm) 频率υi(×1014HZ) 截止电压US(V) 备注
365.0(紫外线) 404.7(紫光) 435.8(蓝光) 546.1(绿光) 577.0(黄光)
8.214
7.408
6.879
5.490
5.196
入射距离L=400mm，光栏孔φ=4mm，电流档位×10-13A
◆ 加深对光的本性的认识过程
微粒说(牛顿) →波动说(惠更斯) →电磁说(麦克斯韦)
◆ 加深对量子学说认识的历史发展过程
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太阳能飞机
烟雾报警器 有声电影机
转速测定
光电自动门 颜色检测器
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一、实验目的
1、了解光电效应的基本规律 2、测定光电管的伏安特性曲线 3、掌握用作图法测定普朗克常数的方法
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二、仪器用具
FB807A型光电效应(普朗克常数)测定仪
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三、实验原理
1、光电效应
光电效应
外光电效应 内光电效应
光电导效应 光生伏特效应
◆当光照射到某些金属表面上时，会有电子 从金属表面即刻逸出的现象
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◆光电效应的基本规律
(1)、仅当光频高于某一阈值(截止频率)时，才能 从金属表面打出光电子
4、择压：
选择电压量程(测截止电压时把“电源转换”按钮按下； 测伏安特性时把“电源转换”按钮松开)
5、选程：
选择电流量程(测截止电压时把“电流量程”旋钮调到10-13 档位；测伏安特性时把“电流量程”旋钮调到10-10档位)
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六、实验步骤
6、调零：
调整“电压粗调”与“电压细调”旋钮，使电压表显示0， 再调整“调零”旋钮，使电流表显示0
至于光电效应，光是以光粒子的形式打在金属的表面，金属 中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量，而 无需积累能量的时间；只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束 所需的逸出功WS时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。
其中：υh为为入普射朗光克的常频数率(公认值h0=6.62619×10-34J·S) m为电子的质量 v为光电子逸出金属表面时的初速度 WS为金属材料的逸出功
7、测量：
取下汞灯与滤色片的遮光盖，旋转滤色片到相应波长并测量。 (测截止电压时，调整“电压调节旋钮”使电流表显示为0， 并记录截止电 压；测伏安特性时，调整“电压调节旋钮”到 相应电压，并记录光电流)
8、归仪：
(关闭汞灯及主机电源，拆除联接导线，把滤色片调到0挡光 位，盖上滤色片及汞灯的遮光盖，整理好实验仪器)
光电管理想伏安特性曲线
光电管实测伏安特性曲线
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5、普朗克常数的测定
US
h
e
WS e
作出光电管的光谱特性曲线US～υ，应为
一条直线，求出该直线的斜率k，则普朗
克常数h=ke，并算出测量值与公认值之间
的相对误差。
E h h0 100% h0
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四、实验内容
1、测绘光电管的光谱特性曲线US~υ的关系 2、测绘光电管的伏安特性曲线I~U的关系
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3、密立根实验
A
K
◆截止电压US
当光电管AK之间加上反向电场使光电流为0时的电压
h
1 2
mV
2
WS
hv eUS WS
US
h
e
WS e
1 2
mV
2
eU S
h Ke
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4、光电管的伏安特性曲线
◆光电管理想伏安特性曲线 ◆光电管实测伏安特性曲线
光电流包含： (1)暗电流：主要由热电子发射与管壳漏电造成 (2)本底电流：主要由杂散光射入光电管造成 (3)反向电流：主要由材料污染阳极造成
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七、注意事项
1、操作过程中随时把滤色片转盘放到0挡光位 2、实验时避免背景光的强烈变化 3、实验结束时应盖上光电管暗盒和汞灯的遮光盖
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八、思考题
1、光电效应有哪些规律？爱因斯坦光电效应 方程的物理意义是什么？
2、为什么光电管的阴极上均匀的涂有逸出功 小的光敏材料，而阳极选用逸出功大的金 属材料？
2、测定光电管的伏安特性曲线I～ U数据记录表
λ(nm)
365.0 404.7 435.8 546.1 577.0 备注
UAK(V)
-2.0 -1.0 0.0 1.0
I(×10-10A)
I(×10-10A)
I(×10-10A)
I(×10-10A)
I(×10-10A)
入射距离L=400mm，光栏孔φ=4mm
(2)、单个光电子的动能随光频提高而增大，与入 射光强无关
(3)、光电流仅与光强有关且成正比，与光频无关 (4)、光电效应是瞬时效应，电子吸收光能几乎不
需要积累时间
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2ห้องสมุดไป่ตู้爱因斯坦光电效应方程
爱h因 斯坦12认m为V从2一点W发S 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，而是频 率为ν的光以hν为能量单位(光量子) 的粒子形式地向外辐射。