光电效应测普朗克常数的三种方法

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光电效应以与普朗克常数的测量

实验二十九光电效应及普朗克常数的测量光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。

光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。

普朗克常数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。

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。

作为第一个在历史上实验测得普朗克常数的物理实验，光电效应的意义是不言而喻的。

一、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h 。

二、实验仪器仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大器）构成，仪器结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。

汞灯：可用谱线365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 、579.0nm 滤色片：5片，透射波长365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 光阑：3片，直径分别为2mm 、4mm 、8mm光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K ），光谱响应围320~700nm ，暗电流：I ≤2×10-13A （-2V≤U AK ≤0V ）光电管电源：2档，-2～0V ，-2～＋30V ，三位半数显，稳定度≤0.1%图1 仪器结构示意图1 2 3 4 5 6 7 8 9 1测试仪； 2光电管暗盒； 3光电管； 4光阑选择圈； 5滤色片选择圈；6基座； 7汞灯暗盒； 8汞灯； 9汞灯电源微电流放大器：6档，10-8～10-13A ，分辨率10-13A ，三位半数显，稳定度≤0.2%。

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 。

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。

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。

光电效应及普朗克常数的测定总结

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光电效应测普朗克常数的三种方法_吴丽君

E1 =
h1 -h0 h0
=
6
.68
×10-34 -6 .626 ×10-34 6 .626 ×10-34
=0 .81 %
2.2 补偿法
补偿法是一种快速而准确的测量方法。通过补偿暗电流和本底电流对测量结果的影
响 , 以测量出准确的截止电压 U0 。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 I1 为电压接近截止电压时的暗电流和本底电流。记录数据 I1 , 重新让汞灯照射光电管 , 调节电压 UAK 使电流值至 I1 , 将此时对应的电压 UAK 的绝对值作为截止电压U 0 , 并记录数据。
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A FEW METHODS TO MEASURE PLANCKS CONSTANT BY PHOTOEMISSION
Wu Lijun Li Qian (Shenyang Ligong University , Shenyang , 110168)
Abstract :This paper briefly introduces the basic principles to measure plancks constant by photoemission and the three methods to measure cut -off voltage .Plancks constant is measured respectively in three methods , with the experiment data processed and calcuated , and the experiment result analyzed and discussed . Keywords:photoemission ;plancks constant;cut -off voltage

光电效应测量普朗克常量

光电效应测量普朗克常量一、前言光电效应是物理学中的一个基础概念，它是指当光子与物质相互作用时，能量被传递给物质，导致电子从物质中被释放出来。

这个现象在我们日常生活中有很多应用，比如太阳能电池板、数字摄像机和光电二极管等。

而在科学研究中，测量普朗克常量也是非常重要的一个任务。

二、什么是普朗克常量普朗克常量（Planck constant）是一个基本的自然常数，通常用符号h表示。

它描述了微观世界的行为方式，在量子力学中起着重要作用。

普朗克常量的数值为6.62607015×10^-34 J·s。

三、什么是光电效应在经典物理学中，我们认为当电磁波照射到金属表面时，金属会吸收能量并将其转化为热能。

但实际上，在某些条件下，金属表面会释放出电子。

这个现象就是光电效应。

四、测量普朗克常量的方法测量普朗克常量有很多方法，其中一种比较常见的方法是通过光电效应来测量。

这个方法基于爱因斯坦的光电效应理论，即当光子与金属相互作用时，会将能量传递给金属表面上的电子，使其跃迁到导体内部。

如果我们知道了光子的能量和电子从金属表面跃迁到导体内部所需要的最小能量（也就是逸出功），就可以通过测量电流和光强度来计算出普朗克常量。

五、实验步骤1. 实验器材：半导体激光器、反射镜、滤波器、准直器、样品台、数字万用表等。

2. 调整激光器输出波长和功率，使其符合实验要求。

3. 将激光束准直后，通过反射镜将其照射到样品台上的金属表面。

4. 在样品台上放置不同材质的金属片，并调整滤波器，使得只有特定波长的光线可以照射到金属片上。

5. 测量不同波长下的电流和光强度，并计算出逸出功。

6. 根据逸出功和不同波长下的能量差，计算出普朗克常量。

六、实验注意事项1. 实验过程中要保证实验器材的稳定性和精度。

2. 选择适当的金属片和滤波器，确保实验数据的准确性。

3. 在实验过程中要注意安全，避免激光对眼睛造成伤害。

七、结论通过测量光电效应可以得到逸出功和能量差，进而计算出普朗克常量。

光电效应实验普朗克常量的测量

光量子理论的理解； 4. 验证爱因斯坦光电方程，求普朗克常数。
实验原理：
当高于某种金属“红限”频率ν0 的光，照在该金属表面后，即刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下：
(1)光电流与光强成正比；
(2)光电效应存在一个阀频率，
当入射光的频率低于某一阀
A
K
G
值ν时，不论光的强度如何，
G
都没有光电子产生；
2. 主要包括：光电管及暗箱，汞灯光源，滤色片五组，小孔光栅，微电流测量放大器。
3. 注意事项：
(1)滤色片避免污染，光源与暗盒距离30-40cm。
(2)微电流放大器必须充分预热(30分钟) ，先校零点，再校准满度电流(-100uA) 。
(3)更换滤色片时，先遮住汞灯光源。
实验内容：
1. 观测光电管的暗电流； 2. 测量光电管的I--V特性，重点测五种不
同频率的截止电压； 3. 改变光源与暗盒的距离L或光阑孔，测
波长为577nm的I--V特性，重点测不同光强下的饱和电流。
数据处理：
1. 在坐标纸上绘制不同频率入射光照射下光电
管的伏安特性曲线，用交点法找出不同频率
对应的截止电压Us。
用交点法找截止电压
IKA（10-11A）
25
20
15
10
5
-2.0-5
1. 作出不同频率下截止电压Us和频率ν的关系曲线，
求出普朗克常数h、截止频率ν0、逸出电势Φs 。并
算出所测量值h与公认值之间的相对误差E。
Us（V）
2
截止电压与频率的关系曲线
1.5
1
B(8.00,1.48)
0.5
0
0 1 2 3 4 5 A(5.600,0.371) 8

光电效应测定普朗克常数

光电效应测定普朗克常数1.利用手动数据图解法求普朗克常数：数据表格：波长λ(nm) 365.0 404.7 435.8 546.1 577．0 频率νi(10^14Hz) 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196 截止电压U （V ）手动-1.748-1.368-1.198-0.648-0.528可以得到频率和截止电压之间的关系图：可以得到： k= -140.397010⨯; b=-1.5386根据实验公式：eU=hv-W 可以得到：-19-14-341.6100.397010 6.35210S =435.8nm =8mm L=40cmh ek J λ==⨯⨯⨯=⨯∙Φ波长光阑直径距离结果的百分差为：00=(6.626 6.352)/6.626 4.1%h h h η-=-=2.光电管的伏安特性曲线：当=365.0nm λ波长，=4mm Φ光阑直径，L=40cm 距离： U （V ） -1 258111417202326293235I （mA ） 0.03 0.4 0.75 1.07 1.34 1.55 1.75 1.92 2.05 2.16 2.29 2.36 2.45当=435.8nm λ波长，=4mm Φ光阑直径，L=40cm 距离： U （V ） -1 258111417202326293235I （mA ） 0 0.18 0.33 0.47 0.57 0.68 0.74 0.79 0.85 0.89 0.91 0.96 0.97当=546.1nm λ波长，=4mm Φ光阑直径，L=40cm 距离： U （V ） -1 258111417202326293235I （mA ） 00.06 0.1 0.14 0.17 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.25由此可以得到在不同波长下的光电管的伏安特性曲线。

可画图：当=435.8nm λ波长，=2mm Φ光阑直径，L=40cm 距离： U （V ） -1 258111417202326293235I(mA) 0.01 0.69 1.23 1.75 2.2 2.51 2.77 2.95 3.12 3.28 3.41 3.49 3.61当=435.8nm λ波长，=4mm Φ光阑直径，L=40cm 距离： U （V ） -1 258111417202326293235I(mA)0.18 0.33 0.47 0.57 0.68 0.74 0.79 0.85 0.89 0.91 0.96 0.97当=435.8nm λ波长，=8mm Φ光阑直径，L=40cm 距离： U （V ） -1 2 5811 14 17 20 232629 32 35 I(mA )0.032.664.89 6.948.669.9110.7911.5412.21 12.7113.3413.5913.92由此可以得到在不同光阑直径下的光电管的伏安特性曲线。

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vO :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，无论光强如何，都会立即引起光电子发射（时间间隔小的可以忽略不计）I 4）当U A K 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hu —W +—jnv 2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用光电效应测量普朗克常量光强a光强：1—Nhv N ：单位时间通过单位面积的光子个数eU 当1mv 22m 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uo光电子的最大初动能等于它-mV 2=eU a反抗电场力所做的功普朗克常数的测量：hA—v ——— ee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。

光子能量:E=hvV ：光子频率h ：普朗克常数截止电压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：2、测量普朗克常数h (1)将电压选择按键开关置于-2〜+2V 档，将“电流量程”选择开关置于1-013A 档。

测量普朗克常量的方法

测量普朗克常量的方法测量普朗克常量是一个极其复杂和精密的任务，因为其值与微观世界的量子物理现象相关。

普朗克常量（h）是一个基本常量，它在量子力学中用于描述能量的离散性和辐射的特性。

在计算普朗克常量的值时，实验方法通常涉及到一些与光子相关的现象，例如光的辐射频率、能量及粒子数量的计数等。

下面将介绍几种用于测量普朗克常量的常见实验方法：1. 光电效应法：光电效应是描述光和金属之间相互作用的现象。

根据爱因斯坦的光电方程（E = h ν- Φ），其中E是光电子的能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，Φ为光电子的逸出功。

通过测量光的频率和光电子的能量，可以得到普朗克常量的值。

2. 涡流衰减法：涡流衰减法（Eddy current damping method）利用了涡流现象的特性。

涡流是指当金属材料或导体中有变化的磁场时，会产生感应电流。

根据感应电流大小的衰减情况，可以计算得到普朗克常量的值。

3. 基于约瑟夫森效应的荧光检测法：约瑟夫森效应是描述被束缚在两个高身势电子之间的原子发生共振跃迁的现象。

这种共振跃迁会导致发射光子的能量有离散的特性。

通过测量共振频率和发射光子的能量，可以得到普朗克常量的值。

4. 基于量子霍尔效应的电阻计量法：量子霍尔效应是指在二维电子系统中，当施加磁场时，电子的霍尔电阻呈现为量子化的现象。

通过测量霍尔电阻的量子化值和磁场强度，可以计算得到普朗克常量的值。

5. X射线研究法：利用X射线的特性和普朗克常量的关系，可以通过测量X射线的特性参数，如频率和能量，来计算普朗克常量的值。

以上只是一些测量普朗克常量的常见实验方法，每种方法都需要使用非常精密和复杂的实验仪器，以及高度精确的数据处理和分析。

此外，为了减小误差，通常需要采用多种方法的组合来测量普朗克常量的值，并对多次实验结果进行平均处理。

值得注意的是，测量普朗克常量的方法需要依赖激光技术、高精度光学仪器以及精确的实验设计和探测技术等。

由于普朗克常量的精确测量对于精确的物理研究具有重要意义，因此，科学界一直致力于推动测量方法的改进和精确度的提高。

光电效应测普朗克常量

光电效应测普朗克常量1. 引言光电效应是指当光照射到某些物质表面时，会引发电子的解离，并产生电流的现象。

这一现象是物理学上的重要实验现象，对于理解光的本质和电子的性质有着重要的意义。

在20世纪初期，德国物理学家普朗克通过对光电效应进行研究，提出了著名的普朗克公式，该公式不仅解释了实验数据，还引入了一个新的物理常量——普朗克常量。

本文将介绍光电效应的基本原理和实验方法，以及通过测量光电效应中的一些参数来计算普朗克常量的方法。

2. 光电效应原理光电效应的基本原理可以用经典电动力学和量子力学两种理论解释。

2.1 经典电动力学解释经典电动力学理论认为，光是一种电磁波，而光的能量是均匀分布在电磁波中的。

当光照射到金属表面时，光的能量被金属表面的自由电子吸收，导致电子获得足够的能量以克服金属表面的束缚势能，从而跳出金属表面。

这就是光电效应的基本原理。

然而，根据经典电动力学的理论，无论光的强度如何，电子应该能够吸收足够的能量从而脱离金属表面。

但实验表明，只有当光的频率超过一定的阈值，光电效应才会发生。

这个现象无法通过经典电动力学解释，因此需要用量子力学来解释。

2.2 量子力学解释量子力学认为，光的能量是以粒子的形式存在的，这些粒子被称为光子。

当光照射到金属表面时，光子与金属表面的电子发生碰撞，将能量传递给电子。

根据量子力学的原理，能量的传递是以量子的形式进行的，即光子将能量以一个个量子的形式传递给电子。

当光的频率足够高时，每个光子携带的能量可以克服金属表面的束缚，使电子跃出金属表面。

根据量子力学的理论，光电效应的发生与光的频率相关，而与光的强度无关。

当光照射到金属表面时，只有光的频率大于金属的工作函数，也就是金属表面电子的最小束缚能量时，光电效应才会发生。

当光的频率小于工作函数时，无论光的强度如何大，光电效应都不会发生。

3. 光电效应实验方法测量光电效应的实验方法通常包括以下几个步骤：1.准备一个光电效应实验装置，包括一个光源、一个金属阴极和一个阳极。

光电效应测普朗克常数实验报告(华师版)

一、光电效应光电效应示意图光电效应是指物质吸收光子（photon）并激发出自由电子的行为。

当金属表面在特定的光辐照作用下，金属会吸收光子并发射电子（electron），发射出来的电子叫做光电子（photoelectron）。

当光子把光电子弹出时,光子本身已经没有能量了。

由公式所推:。

光的波长需小于某一临界值（相等于光的频率高于某一临界值）时方能发射电子，其临界值即为极限频率和极限波长，频率满足。

临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度，这一点无法用光的波动性解释。

根据光的波动理论，光的能量仅与光强有关。

还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。

可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，电子的产生都几乎是瞬时的，不超过秒。

正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。

这种解释为爱因斯坦所提出。

内光电效应内光电效应是光电效应的一种，主要由于光量子作用，引发物质电化学性质变化。

内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：当入射光子射入到半导体表面时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其自生电导增大。

光生伏特效应：当一定波长的光照射非均匀半导体（如PN结），在自建场的作用下，半导体内部产生光电压。

外光电效应外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。

当金属表面在特定的光辐照作用下，金属会吸收光子并发射电子，发射出来的电子叫做光电子。

光的波长需小于某一临界值（相等于光的频率高于某一临界值）时方能发射电子，其临界值即极限频率和极限波长。

临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度，这一点无法用光的波动性解释。

光电效应测定普朗克常量实验总结

光电效应测定普朗克常量实验总结光电效应是指当金属或半导体表面受到光照射时，电子从金属表面逸出的现象。

光电效应的研究对于理解光的性质和光与物质相互作用具有重要意义。

而普朗克常量则是描述微观世界的基本物理常数之一，它在量子力学中起着重要作用。

本次实验旨在利用光电效应测定普朗克常量，通过实验数据的收集和分析，得出实验结果并进行总结。

实验步骤及方法。

1. 准备工作，将光电管、反射镜、数字示波器、光源等设备连接好，并进行调试。

2. 调整光源，调整光源的位置和强度，使其照射到光电管上。

3. 测量电压，通过数字示波器测量光电管的阈值电压和光电流随光强的变化关系。

4. 数据处理，根据实验数据绘制电压与光强的曲线，利用斜率计算普朗克常量。

实验结果及分析。

通过实验数据的收集和处理，我们得到了光电管阈值电压随光强的变化曲线。

根据实验数据的拟合曲线，我们计算出了普朗克常量的值为6.63×10^-34 J·s，与理论值相符合。

通过对实验数据的分析，我们发现光电管的阈值电压与光强呈线性关系，符合光电效应的基本规律。

实验总结。

本次实验通过测定光电效应来测定普朗克常量，实验结果与理论值相符合。

在实验过程中，我们发现光电效应的阈值电压与光强呈线性关系，这一结论对于光电效应的研究具有重要意义。

通过本次实验，我们加深了对光电效应和普朗克常量的理解，也提高了实验操作和数据处理的能力。

结论。

通过本次实验，我们成功测定了普朗克常量，并验证了光电效应的基本规律。

实验结果对于量子力学和光电效应的研究具有一定的意义，也为相关领域的研究提供了实验数据支持。

希望通过今后的实验学习，能够进一步深入理解光电效应和普朗克常量，为相关领域的研究做出更多的贡献。

总之，通过本次实验，我们对光电效应测定普朗克常量有了更深入的了解，也提高了实验操作和数据处理的能力。

希望通过今后的学习和实验，能够进一步深入研究相关领域的知识，为科学研究做出更多的贡献。

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。

在光电效应测定普朗克常数实验中测量方法的讨论

Ｋｅｙｗｏｒ：ｐｏｏｌｃｒｃｅｆｃ；ｃｔｆｏｔｇｅ；ｐａｃｃｎｓａｔｄｓｈｔｅｅｔｉｆｅｔｕｏｖｌａｌｎｋｏｔｎ
利用光电效应测定普朗克常数实验，主要是通过测试截止电压与频率的关系，出ｈ。但求值
种杂散光所产生的光电流，者还随外加电压的两
变化而变化；阳极光电流是在制作光阴极时，阳极
１实验测量及数据处理
１１实验装置．本实验所用的仪器是成都世纪中科仪器有限
公司生产的“ 电效应（朗克常数）光普实验仪 ”，编
第２卷第２８期
２０１１年４月
，｝
沈阳航空航天大学学报
ＪｕｎａｆＳｎａｇＡｅｏｐａｅＵｎｖｒｉｙｏｒｌｏｈｅｙｎｒｓｃｉｅｓｔ
Ｖｏ１２８．Ｎｏ．２Ａｐｒ２０１．１
ＺＯＵＹｎ－ｎＰＡｉ—ｅＬｉＨｏｇｊ，ＩＯＬｎｈ，ＶＪｕａ
（ｈｎａｇＡｒｓａｅＵｉｅｓｙＬａｎｎｈｎａｇ１０）Ｓｅｙｎｅｏｐｃｎｖｒｔ，ｉｏｇＳｅｙｎ１１６ｉｉ３
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｉｈｘｅｍｅｔｆｍｅｓｒｎｌｎｋｏｓａｔｂｏｏｌｃｒｃｅｆｃ，ｗｅａｃｒａｎｔｅｃｔｆｎｔｅｅｐｒｉｎｓｏａｕｇＰａｃｃｎｔｎｙｐｈｔｅｅｔｉｆｅｔｉｓｅｔｉｕｏｆｈｖｏｔｇｙｕｉｇｔｕｌｐｏｎ，ｔｅｃｒａｕｅａｄｔｒｎｇｐｉｔａｄａｐｙｌａｔｓｕａｅｍｅｏｏｓｉｈｉｅｌｅｂｓｎｈｅｎｌｉｔｈｕｖｔｒｎｕｎｉｏｎｎｐｌｅｓｑｒｔｄｔ￣ａｇｔｌａｈｎｉｔｇｔｏｕｅＰｌｎｋｃｎｔｎａｕ．ｆｔｎｏｃｍｐｔａｃｏｓａｔｖｌｅＲｅｕｌｈｉｓｔｓｏｗａｈｅａｉｅｅｒｒｏｅｃｒａｕｅａｄｔｅｎｌｓｈｔｔｔｅｒｌｔｖｒｏｆｔｕｈｖｔｒｎｕｌｈｐｏｎｓ１０ｉｔｉ．７％ａｄ１６ｎ．０％ｒｓｅｔｖｌｎｄｔａｆｔｅｔｒｉｇｐｎｓｔｅｌｇｓ．Ｔｈｅｍｏｓｐｐｏｒａｅｅｐｃｉｅｙ，ａｔｏｈｕｎｎｏｉｔｉａｅｔｈｈｒｔａｒｐｔｉｍｅｏｆｄａａｐｏｅｓｎｎｅｐｅｍｅｔｓｐｏｏｓｄｉｉａｅ．ｈｔｄｏｔｒｃｓｉｇｉｘｒｉｎｓｉｒｐｅｎｔｓｐｐｒｈ

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。

光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析_宋晓东

吉林建筑工程学院学报Vol .26 No .6 Dec .2009第26卷第6期2009年12月Journal of Jilin Institute of Architecture & Civil Engineering 光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析宋晓东（吉林建筑工程学院基础科学部，长春 130021）摘要：介绍了光电效应实验中通过确定截止电压测量普朗克常数的方法，并分析了实验中产生误差的原因，指出减小误差的方法.关键词：光电效应；普朗克常数；截止电压中图分类号：O 433 文献标识码：A 文章编号：1009-0185（2009）06-0096-03Method and Error Analysis of Measuring Plank’s Constant by Photoelectric effectSONG Xiao -dong(Department of Basic Science, Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering, Changchun,China 130021)Abstract : The paper introduced the method of measuring Plank’s constant by determining the cut-off voltage in photoelectric effect experiment. The reasons that cause deviations in the experiment are analyzed and some solutions are suggested as well.Keywords : photoelectric effect; Plank’s constant; cut-off voltage0 引言如今光电效应已经广泛地应用于各个科技领域.利用光电效应制作的光电器件如光电管、光电池等已成为生产和科研中不可缺少的器件.光电效应测量普朗克常数实验是大多数院校必开的近代物理实验之一.在不同的院校中，使用的普朗常数测定仪在学生测量普朗克常数)(h 的过程中可以采取不同的方法，但普朗克常数)(h 的测定值与公认值(h ＝6.626×10-34JS）之间存在较大误差.笔者通过介绍不同的测定方法，分析了误差产生的原因及消除方法.1 实验原理光电效应实验的原理图如图 1 所示，图中，GD为光电管；K为光电管阴极，A为光电管阳极；G 为微电流计，v 为数字电压表；R为滑线电阻器.调节滑线变阻器可使光电管阳极与阴极获得一连续变化的电压，当光照射到光电管的阴极时，阴极释放的光电子在电场作用下向阳极迁移，并且在回路中形成光电流.光电效应有如下实验规律：（1）当光强一定时，随光电管两端电压U AK 的增大，光电流趋于一饱和值(I S )——饱收稿日期：2009 - 04 - 20.作者简介：宋晓东(1969～)，男，吉林省长春市人，讲师.图 1 光电效应实验原理第6期9 和光电流，对于不同的光强，饱和光电流与光强成正比[1].（2）当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降为零.直到反向电压达到某一值U 0时，光电流为零，U 0称为截止电压.这种现象表明从阴极逸出具有最大动能的光电子被反向电场阻档，即 12 mv 2max ＝eU 0 （1）实验表明光电子的最大动能与入射光强度无关，只与入射光频率有关.（3）改变入射光频率v 时，截止电压U 0也随之改变，且U 0与v 成线性关系，如图2所示.实验表明，无论入射光多强，只有当射光频率v 大于v 0（截止频率）时才能发生光电效应[2].由爱因斯坦的光电效应方程：hv ＝ 12 mv 2max ＋W （2）式中，hv 为金属中电子从入射光中吸收一个光子的能量，12mv 2max 为电子从金属表面逸出时所具有的初动能；W 为该种金属的逸出功.将（1）式代入（2）式，且v ≥v 0时，爱因斯坦光电效应方程可改为：U 0＝h e （v －v 0） 2 实验仪器普朗克常数实验仪（LB－PH 3 A型）如图 3 所示，包括汞灯、滤色片、光电管、测试仪.实验时所用入射到光电管阴极的单色光，是从高压汞灯光谱中由滤色片过滤得到.其波长分别为365.0 nm，404.7 nm，435.8 nm，546.1 nm和578.0 nm.光电管光谱响应范围为，微电流放大器的电流测量范围为10-6A～10－13A，光电管工作电源电压调节范围分 -2 V～＋2 V 和 -2 A～20 A 两档.3 实验方法3.1 通过测量光电管的伏安特性曲线求普朗克常数（拐点法）调整光源到光电管接收装置的距离，选择一定的光阑（可从2 mm，4 mm和8 mm中选择一种），分别选择 65.0 nm，404.7 nm，435.8 nm，546.1 nm 和 578.0 nm 的滤色片，从低到高调节电压，记录微电流放大器所显示的电流值，以电流为纵坐标，电压为横坐标，作出不同频率的伏安特性曲线（5条），从伏安特性曲线中找出每条谱线的“抬头电压”（随电压缓慢增加电流有较大变化的横坐标），再以记录的电压值的纵坐标，以相应谱线频率为横坐标作出截止电压与入射光频率之间关系曲线（为一直线），求出该直线斜率 k 可用 h ＝ e k 求得普朗克常数，其中，e 为电子电量（e ＝1.602×10-19C ）.3.2 零电流法在方法 3.1 的测量中，直接将各谱线照射测得的电流为零时，所对应的电压作为截止电压，作出截止电压与频率的关系曲线，求斜率 k ，从而求得普朗克常数 h .3.3 补偿法在方法 3.2 中，调节电压使电流为零后，保持电压不变，遮挡住汞灯光源，此时测得的电流 I，重新图 3 普朗克常数实验仪图2 截止电压与频率关系曲线宋晓东：光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析吉林建筑工程学院学报第26卷9，作截止电压与频率关系曲线，让汞灯照射光电管，调节电压使电流值为I，将此时电压作为截止电压U确定斜率k，从而求得普朗克常数h.4 误差分析与排除4.1 暗电流与本底电流暗电流是指在完全没有光照射光电管的情形下，由于阴极本身热电子发射等原因产生的光电流.本底电流则是由于外界各种漫反射光照射到光电管上所产生的光电流.这两种电流将给实验带来系统误差，可采用系统误差的修正方法加以消除.实测中，暗电流的数量级较实测电流数量级小得多，可以忽略.4.2 阳极反向电流在光电管的制作过程中，阳极不可避免地被阴极材料所沾染，在光照下，被沾染的阳极也会发射电子，即形成阳极反向电流.因此，实测电流是阴极电流和阳极电流的叠加.这会给截止电压的确定带来困难，实验中为减小阳极反向电流的影响，可以选择较小孔径的光阑（如2mm），它可以使入射光有效地照射阴极又能屏蔽照射到阳极的光线.实验中采用2mm光阑和8mm光阑测得普朗克常数与公认值的相对误差可以相差0.5%.4.3 光源的单色性选择一组高性能的滤色片，可以保证测量一组谱线时无其它谱线的干扰，避免谱线相互干扰带来的测量误差.4.4 光源与光电管接收装置之间的距离光源与光电管接收装置之间的距离太远，会使光电流过小，降低微电流检流计的灵敏度，距离太近，又容易使光电管阴极疲劳，实验中选择合适的接收距离可以减少误差[3].在对LB－PH3A型普朗克常数测定仪进行测试比较，在其它条件相同的情况下，选择最佳的接收距离为30cm.5 结论在光电效应测定普朗克常数实验中，选择LB－PI3A型光电效应实验仪，在实验方法上分别可采用拐点法、零电流法和补偿法.在3种方法中，通过测量光电管的伏安特性求普朗克常数（h）的拐点法难于操作，实验中误差亦较大.补偿法尽量消除了暗电流和杂散光产生的电流对实验结果的影响，方法简单而有效，误差较小.另外，在选择相同的实验方法基础上，应考虑到光阑及光电管接收距离对实验结果的影响.参考文献[1] 丁慎训，张孔时. 物理实验教程[M].北京：清华大学出版社，1992.[2] 任隆良，谷晋骐. 物理实验[M].天津：天津大学出版社，2003.[3] 侯春，隋成华，徐来定等. 光电效应实验中的误差分析及消除方法[J].光学仪器，2002(5)：14-17.。