利用光电效应测普朗克常数实验步骤
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。
光电效应法测普朗克常数
思考题答案
1、光电效应的实验规律有哪几个方面？ 答：①当入射光的波长不变时，光电流的大小与入射光的强 度成正比。
②光电子的最大动能与入射光的强度无关，仅与入射光的 频率有关，频率越高，光电子的动能就越大。
仪器简介
②光电子的最大动能与入射光的强度无关，仅与入射光的频率有关，频率越高，光电子的动能就越大。
答：通过测量某一频率光的伏安特性曲线，在曲线上找出其曲率半径最大点所对应的电压值，这个电压称之为光电管的遏止电压。
然后细测，在电流明显变化的电压值附近，仔细读出入射光照射下不同电压所对应的的光电流；
2、测量光电管的暗电流
（1）让光源出射孔对准暗盒窗口，并使暗盒离开光源30～50cm放大器“倍率”置×10-6。
最后作图找拐点，拐点所对应的电压就是遏止电压。
实验完毕，用遮光罩分别罩住光源出光孔和光电管进光孔。
（2）顺时针缓慢旋转“电压调节”旋钮，并合适地改变“电压量程”和“电压极性”关系。
答：采用加长遮光筒、光电管背对室内光源的办法即可减小室内杂散光对实验的干扰。
“倍率”置“短路”，“电流极性”置“－”， “工作位置”置“ＤＣ”，“电压极性”置“－”， “电压量程”置“－3.0V或2.8V”，”电压调节”反时针 调到最小状态 ３、更换滤色片时，要先将光源出光孔遮住，决不能使 光源直接照射光电管。
实验完毕，用遮光罩分别罩住光源出光孔和光电管 进光孔。 ４、实验中不能随便关闭汞灯，实验完毕，经教师检查 合格后，再关闭汞灯。
光3、电手效动应测法光测电普管朗的克I～常5V数、特性怎样减小室内杂散光对实验的干扰？
6 、 本 实 验 是 如 何 测 量 普 朗 克 常 数 的 ？ 请 简 述 从短波长起小心地逐次换入滤色片，仔细读出不同频率的入射光照射下的光电流。
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
利用光电效应测普朗克常数实验步骤
利用光电效应测普朗克常数实验步骤测量普朗克常数的光电效应实验是一种常见的实验方法，以下是一个步骤详细的实验说明，以利用光电效应测定普朗克常数。
实验设备和材料：-光电效应实验仪器：包括光源、光电管、电压源和电流计等。
-光源：可使用氢气放电管等具有特定波长的光源。
-光电管：选择光电效应较强的光电管，例如镉面光电管。
-电压源：可以为光电管提供不同的电压。
-电流计：用于测量光电管中的电流。
实验步骤：步骤1：装置搭建1.将光电管与电压源和电流计连接起来，确保电路完整。
确保光电管的阴极朝向光源。
2.将电流计的量程设定为合适的范围，并保持其刻度清晰可读。
3.将光源切换到适当的波长，以使其与光电管光谱响应相匹配。
步骤2：测量光电流与光强关系1.先令电压源的电压为零，此时光电管中不会有电流通过。
2.将光源通过光管照射到光电管阴极上，并记录下光电流稳定值。
3.逐渐增加电压源的电压，再次记录光电流的大小。
每次增加一定的电压值后等待电流稳定再进行记录，直到光电流达到饱和或不再变化。
4.根据电流计的读数和光电管的阴极面积，计算出光电流密度（单位面积上接收到的光电流）。
步骤3：绘制光电流与光强曲线1.绘制一个光电流与光强（或电压）的散点图，横坐标为光强（或电压），纵坐标为光电流密度。
2.可以采用半对数坐标轴，即横坐标使用对数刻度，纵坐标使用线性刻度绘制图线。
3.使用最小二乘法拟合数据点得到一条最佳拟合直线。
根据光电效应的基本关系式，该直线的斜率为普朗克常数的负值。
步骤4：计算普朗克常数1.根据拟合直线的斜率，计算得到普朗克常数的负值。
2.考虑实验中存在的误差，包括光电流的测量误差、电压测量的误差等，以及仪器设备的误差，计算出普朗克常数的不确定度。
3.将实验测得的普朗克常数值和不确定度与已知的普朗克常数值进行比较，评估实验结果的准确性和可靠性。
总结：通过这个实验步骤，可以利用光电效应测定普朗克常数。
该实验操作简单，但结果的准确性和可靠性受到实验环境、测量仪器的精度和其他误差的影响。
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。
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
2020/6/22
8
107
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
2020/6/22
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。
104
103 105
102
106
A
短路
表指满度。
104 103 105
102
106
A
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。
光电效应测定普朗克常数
光电效应测定普朗克常数光电效应是近代物理学中最重要的实验现象之一，它在物理学中的地位与牛顿力学、相对论和量子力学等一样的重要。
光电效应的研究对于人类认识光、电、物质的本质和相互关系具有深刻的意义，而通过光电效应测量普朗克常数更是重要的实验探索之一。
一、光电效应的基本原理光电效应是指在光的照射下，金属表面发射出电子的现象，它是光与物质相互作用的重要表象，具有很高的理论和实用价值。
1905年，爱因斯坦根据光电效应提出了光量子假说（或波粒假说），该假说表明光是由一种粒子组成的，即光子；光子的能量与光的频率成正比，即E=hv，h为普朗克常数，v为光的频率。
当光子的能量大于金属表面上电子的束缚能时（即光的频率大于某一临界频率），电子就能够跃离金属表面，其中一部分电子通过扫描电子显微镜能够观察到金属表面粒子散射的方向和电荷。
这种电子的发射称为光电发射，发射出的电子称为光电子。
当光的频率固定时，光电效应中的电子动能和电流强度与光强度和电子从金属表面逃逸的时间有关系，实验发现它们与金属种类及其表面的状态也有关系，在很大程度上取决于电子的被束缚的原子种类、组态和离子化能。
二、实验步骤普朗克常数的实验是通过测量光电发射与光频率的关系得到的。
包括测量电子的最大动能和光的频率之间的关系，以及测量光电发射电流和光照射时间之间的关系。
仪器设备包括光电发射实验仪、单色光源、分光器、放大器、数字万用表和计数器等。
1.调节仪器。
首先进行仪器调整和预热，保证仪器基本稳定和工作温度和状态达到稳定的状态。
2.测定阴极金属的临界频率。
首先将光源调到足够的亮度，并通过分光器调整好光的频率，使得光电流的电压最大，即为临界频率v0。
然后通过改变光的频率，测量出不同频率下的光电流电压值，并记录数据。
3.测定电子的最大动能。
把单色光源的频率调节到比v0大的数值，并记录下该频率。
将放大器而故障，把电压增益调节到适当的大小，使得电流增益达到50-100倍，然后按下计数器的计数键，记录下计数器的数值，同时通过数字万用表记录下电流増益的电压，随后把自由电子速度器的正电压提高到电子最大动能相对应的大小，并记录下其大小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 利用光电效应测普朗克常数
注意事项
1.灯和机箱均要进行预热20分钟。
2.汞灯不宜频繁开关。
3.不要直接观看汞灯。
4.行测量时，各表头数值请在完全稳定后记录，如此可减小人为读数误差。
实验目的
1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
2．测量普朗克常数。
实验原理
光电效应是指一定频率的光照射在金属表面上时，会有电子从金属表面溢出的现象。
光电效应实验原理如右图所
示。
图中A、K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。
当一定频率ν的光射到金属材料做的阴极K上，就有光
电子逸出金属。
若在A、K两端加上电压U AK后，光电子将由K定向地运动到A，在回路中就形成光电流I。
改变外加电
压U AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。
光电流随着加速电位差U AK的增加而增加，加速电位差加到一定量值后，光电流达到饱和值I h，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。
当U AK=U A －U K变成负值时，光电流迅速减小。
实验指出，有一个截止电压U0存在，当电压达到这个值时，光电流为
零，截止电压U0同入射光的频率成正比，如右图所示。
由爱因斯坦光电效应方程：hν=mV2/2+A和eU0= mV2/2，可以得到hν=eU0+A ，只要用实验的方法得到不同的频率对
应的截止电压，求出斜率，就可以算出普朗克常数
实验步骤
（一）测试前准备
1、将测试仪及汞灯电源接通，预热20分钟。
把汞灯及光电管遮光盖盖上，将汞灯光输出口对准光电管光输入口，调整光电管与汞灯距离为30cm（实验中不能移动该位置）。
2、测试前调零：在未连接光电流输入与光电流输出的情况下，将“电流量程”选择开关打在10－13档，旋转“电流调零”旋钮，使电流指示为000。
（注意：调零后“电流调零”旋钮不能再改变，只改变“电压调节”旋钮）.
3、用专用连接线将光电管电压输入端与测试仪电压输出端（后面板上）连接起来（红－红，黑－黑）.
4、用高频匹配电缆将光电管暗箱电流输出端与测试仪的微电流输入端连接.
（二）测量光电管的伏安特性曲线
将滤色片分别旋转到、、，调光阑到8mm档。
从低到高调节电压，记录对应的电流值填入表一（注意：选择合适“电压档”和“电流量程”）。
表一
U AK (V)
I
（二）验证光电流与入射光强成正比
滤色片分别旋转到、、，调节U AK 为20V ，选择合适的“电流量程”，记录光阑分别为2mm ，4mm ，8mm 时对应的电流值并填入表二。
表二 表三 光阑孔径
2mm
4mm
8mm
（三）普朗克常数的测定
将电压选择按键置于-2--+2V 档;将“电流量程”选择开关置于10
－13
档，将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上，将光阑调到4 mm 的，滤色片分
别旋转到、 、、 、。
从低到高调电压，测量电流为零时该波长对应的截止电压U 0，并将数据记于表三中。
数据处理
1、用表一中的数据在坐标纸上作对应波长及光强的伏安特性曲线（以电压值作横坐标，电流值作纵坐标）
2、用表二中数据验证光电流与入射光强成正比。
3、用表三中数据，利用逐差法求得公式中斜率K 的平均值，根据h=eK ，求出普朗克常数，并与公认值h 0比较，求出相对误差00/h h h E
-=
波长（nm ） 频率（10Hz ）
截止电压U0（V ）。