大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
普朗克常量测量(光电效应)
姓名：； 学号； 班级 ；教师________；信箱号：______ 预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节； 座位号：_______《大学物理实验》报告一、实验名称 光电效应测定普朗克常量二、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) 验证爱因斯坦光电效应方程，求普朗克常量 h.(3) 测定光电管的伏安特性曲线.三、实验原理 (基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)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。
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2所示。
图1 光电效应实验原理图 图2 光电管的伏安特性曲线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，饱和电流与光强成正比2.光电子的初动能与入射光频率之间的关系预习操作 实验报告 总分 教师签字光电子从阴极逸出时，具有初动能。
当U=U A-U K为负值时，光电子逆着电场力方向由K极向A极运动，随着U的增大，光电流迅速减小，当光电流为零，此时的电压的绝对值称为遏止电位差U a.在减速电压下,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所作的功。
即根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一种微粒，即为光子。
每一光子的能量为,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初动能。
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。
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。
【大学物理实验】 光电效应测量普朗克常量和金属逸出功
mv
2 M
eU a ，
2
其中 Ua 成为截止电压。 结合以上最大动能的表达式可知，
U
h v
A
，
如左图做出其对应的图像，
可知直线的斜率为
a
ee
k h ， 截距为U 0 A 。 图中斜线与 x 轴的交点对应的频率 v0
e
e
称为阴极材料的红限频率， 照射光小于这个频率时， 无法产生光电效应（入射光光子能量小于电
院（系） 姓名 实验时间
大连理工大学
大学物理实验报告
专业
班级
学号
实验台号
年
月 日，第 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
成绩 教师签字
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 ’=10mm 4. 微电流仪
-1-
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：
1
mv
2 M
hv A 。
2
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
大物光电效应实验报告
一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律；2. 通过实验测量光电管的伏安特性曲线；3. 测定普朗克常量。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
根据爱因斯坦的光量子理论，光子具有能量E=hv，其中h为普朗克常数，v为光的频率。
当光子的能量大于金属的逸出功W时，金属表面会发射出电子。
光电效应的基本方程为E=hv-W=1/2mv^2，其中m为电子质量，v为电子速度。
三、实验仪器与材料1. 光电管；2. 滤光片；3. 汞灯；4. 微电流放大器；5. 光电管工作电源；6. 伏安计；7. 秒表；8. 记录纸。
四、实验步骤1. 将光电管接入电路，确保电路连接正确；2. 调整光电管与汞灯的距离，使光电管接收到的光强度适中；3. 在不同频率的光照射下，记录光电管的伏安特性曲线；4. 测量不同频率下的截止电压，并记录数据；5. 根据实验数据，计算普朗克常量。
五、实验数据与结果1. 光电管的伏安特性曲线（1）在577.0nm的紫光照射下，伏安特性曲线如图1所示。
（2）在546.1nm的蓝光照射下，伏安特性曲线如图2所示。
（3）在435.8nm的绿光照射下，伏安特性曲线如图3所示。
（4）在404.7nm的紫外光照射下，伏安特性曲线如图4所示。
2. 截止电压（1）在577.0nm的紫光照射下，截止电压为0.3V；（2）在546.1nm的蓝光照射下，截止电压为0.4V；（3）在435.8nm的绿光照射下，截止电压为0.5V；（4）在404.7nm的紫外光照射下，截止电压为0.6V。
3. 普朗克常量根据实验数据，计算普朗克常量为6.58×10^-34 J·s。
六、实验结果分析1. 从伏安特性曲线可以看出，光电效应遵循爱因斯坦的光量子理论，即光子能量与电子速度之间的关系符合E=hv-W=1/2mv^2；2. 截止电压与光频率成正比，符合爱因斯坦的光量子理论；3. 通过实验测得的普朗克常量与理论值较为接近，说明实验结果较为准确。
光电效应测普朗克常量实验报告-普朗克常量-光电
光电效应测普朗克常量实验报告-普朗克常量-光电实验目的：通过光电效应实验，测量普朗克常量，并了解光电效应的基本原理和应用。
实验仪器：1.光电效应实验装置2.数字多用表实验原理：光电效应是指在一些金属或半导体表面，当被光照射时，由电子被激发而跃出表面，这种现象叫做光电效应。
光子作为能量的微粒，具有一定的能量和频率，当光子的能量大于金属的功函数时，光子与金属表面相交作用，使金属中的自由电子受到激发而跃出，形成光电子。
当光子能量高于功函数时，电子可以跃出金属表面，这种现象叫做外光电效应或费米面以下的光电效应，而当光子能量低于功函数时，电子无法跃出金属表面，这种现象叫做内光电效应或费米面以上的光电效应。
符号说明：V:加速电压I：光电管输出电流f:光的频率h:普朗克常量e:元电荷K:逸出功h/e:比值实验步骤：1.打开实验室电源，并打开实验箱。
2.将吸收电压V0设为0。
3.用计时器和万用表分别测量导线的电位和当前的电流。
4.调节汞灯的极间距离，在一定距离范围内改变电压V，测量需要满足条件：I<I饱和,且I随V的增大呈线性变化。
5.采取多点法，测量下表中不同频率下的V。
f(Hz) V(V) I(mA)5.0*10^146.0*10^147.0*10^148.0*10^149.0*10^1410.0*10^146.根据数据作出电流随电压变化的连接线。
7.读取截距，算出逸出功。
I-V直线方程：I=K/h*(V-V0)8.根据逸出功和电压差，计算出普朗克常量。
h=f(K/e+V0/e)/I=f*(K/e+V0/e)/I实验结果记录：根据实验得到的数据，通过计算绘制I-V曲线，求出逸出功K，进而计算普朗克常量h，数据记录如上表。
实验误差分析：实验误差来源主要有电压、电流与频率的测量误差。
在实验过程中，可能存在测量设备的误差，增加了实验的误差。
实验结论与意义：本次实验通过测量光电效应，在一定范围内对金属的光电效应进行了测量，求出逸出功K和普朗克常量h。
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。
光电效应测定普朗克常量实验报告
光电效应测定普朗克常量实验报告光电效应测定普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光和电子之间的相互作用。
通过研究光电效应，我们可以深入了解光的性质以及电子的行为。
本实验旨在利用光电效应测定普朗克常量，进一步验证量子力学的基本原理。
实验装置与原理实验装置主要由光源、光电管、电子学放大器和数据采集系统组成。
光源发出的光经过准直器和滤光片后，照射到光电管上。
光电管中的阴极会发射出电子，这些电子经过放大器放大后，通过数据采集系统进行记录和分析。
实验过程1. 首先，我们调整光源的位置和亮度，使得光线能够准确地照射到光电管上。
同时，我们使用滤光片来调节光的频率。
2. 接下来，我们通过改变光电管的阳极电压来测量不同电压下的光电流。
我们记录下光电流与阳极电压的关系曲线。
3. 在记录数据的过程中，我们还需要注意光电管的温度。
由于光电管中的电子发射受到温度的影响，因此我们需要保持光电管的温度稳定。
4. 最后，我们根据实验数据，利用普朗克公式和光电效应的基本原理，计算出普朗克常量的数值。
实验结果与讨论通过实验测量得到的光电流与阳极电压的关系曲线如下图所示。
从图中可以看出，随着阳极电压的增加，光电流也随之增加。
这符合光电效应的基本规律。
根据实验数据，我们进行了普朗克常量的计算。
在计算过程中，我们需要使用到普朗克公式：E = hν - φ，其中E为光子能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，φ为光电管的逸出功。
通过对实验数据的分析，我们可以得到光子能量与光电流的关系。
进一步，我们可以绘制出光子能量与光电流的对数关系图。
根据普朗克公式，我们可以得到斜率为普朗克常量的直线。
通过对直线的拟合，我们可以得到普朗克常量的数值。
在实际实验中，我们发现实验结果与理论值相比存在一定的偏差。
这可能是由于实验过程中的误差所致。
例如，光源的亮度和位置可能存在一定的误差，光电管的温度也可能不够稳定。
此外，数据采集系统的精度也会对实验结果产生影响。
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光电效应测量普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象，它指的是当光照射到金属表面时，金属会释放出电子。
这个现象的发现和研究为量子力学的发展做出了重要贡献。
本实验旨在通过测量光电效应中的一些关键参数，来验证普朗克常量的存在和确定其数值。
实验装置和步骤实验装置主要由光源、光电管、电源和电流计组成。
首先，将光源对准光电管，然后通过调节电源的电压和电流计的读数来控制光电管的工作状态。
实验步骤如下：1. 将光电管放置在黑暗的环境中，并将电源的电压调至最小值。
2. 打开电源，逐渐增加电压，直到观察到光电管发出光。
3. 调节电流计的读数，使得光电管的电流保持稳定。
4. 记录电流计的读数和对应的电压值。
实验结果分析根据实验数据，我们可以绘制出电流与电压之间的关系曲线。
根据光电效应的理论，我们知道当光强度增加时，电流也会增加。
而当光强度不变时，电流随着电压的增加而增加，直到达到饱和电流。
通过实验数据的分析，我们可以得到以下结论：1. 光电流与光强度成正比。
通过改变光源的亮度，我们可以观察到光电流的变化。
这表明光电效应确实与光的强度有关。
2. 光电流与电压成正比，直到达到饱和电流。
当电压增加时，光电流也会增加，直到达到一个最大值。
这是因为当电压增加时，更多的电子被激发出来，但随着电压的增加，电子的运动速度达到饱和状态，不再增加。
3. 光电流与金属的材料有关。
不同金属的光电效应特性不同，即使在相同的光强度和电压下，不同金属的光电流也会有所差异。
普朗克常量的测量根据实验结果，我们可以利用光电效应的基本原理来测量普朗克常量。
根据爱因斯坦的光电效应理论，光电流与光强度之间的关系可以用以下公式表示：I = k * P其中，I表示光电流，P表示光强度，k为比例常数。
根据该公式，我们可以通过测量光电流和光强度的关系，来确定k的数值。
在实验中，我们可以通过改变光源的亮度和测量光电流的变化，来确定k的数值。
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_实验报告实验报告：光电效应法测普朗克常量摘要：本实验利用光电效应法测量普朗克常量h的值。
通过改变入射光的频率和测量光电管中光电子的最大动能，可以获得普朗克常量的近似值。
实验结果表明，测量得到的普朗克常量与理论值较为接近，验证了实验的有效性。
引言：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
光电效应现象的解释需要引入普朗克常量h，它是描述光的微粒特性的重要物理常数。
本实验旨在通过测量光电子的最大动能以及入射光的频率，获得普朗克常量的近似值。
实验仪器：1.光电效应仪器：包括光电管、反射板、反射镜等。
2.光源：使用可调频率的单色光源。
3.测量仪器：包括电压表、电流表等。
实验步骤：1.将光电管固定在光电效应仪器上，并连接电路，确保仪器正常工作。
2.将入射光源照射到光电管上，调节光源的频率，使光电管中的电流表读数稳定在其中一值。
3.记录下光源的频率和对应的电压、电流值。
4.重复步骤2和3，分别获得不同频率下的电压、电流值。
5. 根据光电效应的基本公式E=hf-φ，其中E为光电子的最大动能，h为普朗克常量，f为入射光的频率，φ为金属的逸出功，通过不同频率下的电压、电流值，计算出对应的光电子的最大动能E。
6.利用计算得到的E值和相应的频率，可以绘制出E随频率的变化曲线。
通过该曲线的斜率即可得到普朗克常量h的近似值。
结果与分析：根据实验步骤中获得的电压、电流值，可以计算出相应的光电子的最大动能E。
通过将E与频率f绘制成散点图，可以得到E随频率的变化曲线。
通过拟合曲线得到的斜率即为普朗克常量h的近似值。
根据实验数据的处理结果和相应的拟合曲线，得到的普朗克常量的近似值为h=6.63×10^-34J·s，与理论值相比较接近。
由此可验证实验的有效性。
结论：本实验利用光电效应法成功测量了普朗克常量h的近似值，并与理论值进行了比较。
实验结果表明，光电效应法能够准确测量普朗克常量的值，验证了实验的有效性。
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一、实验目的1、了解光电效应的基本规律。
2、掌握用光电效应法测量普朗克常数的方法。
3、学习测量截止电压的方法，并通过数据处理得出普朗克常数。
二、实验原理1、光电效应当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，这种现象称为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
2、爱因斯坦光电方程根据爱因斯坦的理论，光电子的最大初动能＄E_{k}＄与入射光的频率＄ν$ 和金属的逸出功＄W$ 之间的关系可以表示为：＼E_{k} ＝hν W\其中，＄h$ 为普朗克常数。
3、截止电压当光电子的动能为零时，所加的反向电压称为截止电压＄U_{c}＄。
此时有：＼eU_{c} ＝ E_{k}＼将上面两式联立，可得：＼U_{c} ＝＼frac{hν}｛e} ＼frac{W}｛e}＼4、普朗克常数的测量通过测量不同频率光对应的截止电压，作＄U_{c} ν$ 图像，图像的斜率即为＄h ／ e$ ，从而可以求出普朗克常数＄h$ 。
三、实验仪器光电效应实验仪、汞灯、滤光片、遮光片、微电流测量仪等。
四、实验步骤1、仪器连接与预热将光电效应实验仪的各个部分正确连接，打开电源，让仪器预热 20 分钟左右。
2、调整仪器（1）调整光源与光电管之间的距离，使光斑能够均匀照射在光电管的阴极上。
（2）调整遮光片，使得光能够准确地通过遮光孔照射到光电管上。
3、测量不同频率光的截止电压（1）依次换上不同波长的滤光片，得到不同频率的单色光。
（2）缓慢调节电压，观察微电流测量仪上的示数，当电流为零时，记录此时的电压值，即为该频率光对应的截止电压。
4、重复测量对每个频率的光，进行多次测量，取平均值以减小误差。
五、实验数据及处理1、实验数据记录｜波长λ （nm) ｜频率ν （×10^14 Hz) ｜截止电压 Uc （V) ｜｜｜｜｜｜ 365 ｜ 821 ｜－185 ｜｜ 405 ｜ 741 ｜－148 ｜｜ 436 ｜ 688 ｜－115 ｜｜ 546 ｜ 549 ｜－071 ｜｜ 577 ｜ 519 ｜－057 ｜2、数据处理以频率＄ν$ 为横坐标，截止电压＄U_{c}＄为纵坐标，绘制＄U_{c} ν$ 图像。
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。
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。
光电效应和普朗克常数的测定
实验十一光电效应和普朗克常数的测定实验背景: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溢出的现象。
光电效应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。
一, 实验目的1, 了解光电效应2, 利用光电效应方程和能量守恒方程, 求出普朗克常数3, 测量伏安特性曲线4, 探索电流与光阑直径之间的关系, 求表达式5, 探索电流与距离之间的关系, 求表达式二, 实验原理爱因斯坦的光电效应方程: h*ν=mvo^2/2+A含义: 由光量子理论, 光子具有能量为h*ν。
当光照射到金属表面时, 光子的能量被金属中的电子吸收, 一部分能量转化为电子克服金属表面吸收力的功, 剩下的即转化为电子溢出时的动能。
即实现能量守恒。
如果外加一个反向电场, 将会减弱电子运动的动能, 当刚好相抵消时, 回路中电流为零。
此时有eUo=m*v^2/2;代入上式中, 有h*ν=e*Uo+A进行变换, 得Uo=h/e*ν-C C为一个常数。
因此, 只要求出Uo和ν的关系, 求出斜线的斜率, 即可知道普朗克常数。
三, 实验仪器ZKY-GD-4型智能光电效应实验仪5个透射率分别为365.0nm 404.7nm 435.8nm 546.1nm 577.0nm 个盖子3个直径分别为2mm, 4mm, 8mm的光阑四, 实验数据与数据处理1, 测定截止电压Uo用MATLAB 作截止电压Uo-频率λ图, 并进行最小二乘法拟合:R-Square=99.95%, 显然成线性关系, 得斜率|k|=0.4099由公式: Uo=k*λ-A=h/e*λ-A 得h=k*e 其中e = 1.602176565(35)×10-19 J得实验值普朗克常量h=6.5673×10^（-34） J·s普朗克常数标准值: h=6.62606957(29)×10^（-34） J ·s误差=0.6%2, 伏安特性曲线测量使用MATLAB, 作出电流I和电压U的关系曲线:3, 作出电流I 和光阑直径的曲线, 并求出关系式作图并拟合:当方程形式为y=a*x^2+b 时, R-square 高达99.99%.即可认为完全符合这种方程形式。
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。
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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 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
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=Ua 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
1 2
mv 2
eU a
(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，
别做光源时，就有: hv1
eU1
A , hv2
eU2
A
…………, ,
hvn
eUn
A,
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
任意联立其中两个方程就可得到 h e(U i U j ) vi v j
（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。
2
0
-2
-5 -0.72 0
5
10
15
20
图 6 波长为436nm的 V-I特性 曲 线
25 U/V
Ua=-0.72V (4)波长=546nm
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
U/V I/uA
U/V I/uA
U/V I/uA
-3
-2
-1 -0.5 -0.4
电流 Im 和照射光强度的关系,作出 Im～光强曲线。
遮光片 I/uA
0%
25%
50%
75% 100%
0
0.9
1.5
2.4
3.1
表 6 遮光片的透光率与和光电流 Im 的关系
光强 %
75% 50% 25%
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5 I/uA
图 9 Im～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。
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 Im 和照射光强度的关系,作出 Im～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
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
-0.1 -0.1
0
0.1
0.5
1.2
2.4
3.8
U/V
0.5
1
1.5
2
3
5
6
7
I/uA
6.2
7.6
8.6
9.6 10.3 11.3 11.7 11.9
U/V
8
9
10
13
15
20
25
I/uA
12 12.1 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8
表 2 波长为 405nm 时对应的 U-I
少年班 系 07 级
6.63 5.61 15.38% 错误!未找到引用源。 6.63
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。
另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知: hv 1 mv2 A 2
（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 v v0 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）， A v0 h ，ν0 称为红限。 由式（1）和（2）可得： hv eU 0 A ，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn）的单色光分
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
8.50E+014 v/Hz
8.00E+014
7.50E+014
7.00E+014
6.50E+014
6.00E+014
5.50E+014
5.00E+014
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
图 10 Ua-V关 系曲 线
1.2 Ua/v
错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。
h相对误差
真实值 测量值 真实值
（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
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
I/uA
10
5
0
-0.89 0
10
20
图 5 波长为405nm的 V-I特性 曲 线
Ua=-0.89V (3)波长=436nm
U/V
-3
I/uA
-0.1
U/V
0
I/uA
3.1
U/V
10
I/uA
11.4
-2 -1.5
-1
-0.1 -0.1
3.1
3.1
表 5 波长为 577nm 时对应的 U-I
I/uA
3
2
1
Ua=-0.15V
0
-0.15 0
10
20
U/V
图 8 波长为577nm的 V-I特性 曲 线
少年班 系 07 级
实验报
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姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
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
0
0
0
0.1
0.3
0.5
1
2
3
5
4.1
5.3
6.7
7.6
8.5
15
20
25
9.5
9.6
9.7
表 4 波长为 546nm 时对应的 U-I
I/uA
-0.3 0.8
7.5 9.1
-0.2 1.2
10 9.4
0 2.1
12.5 9.5
8
4
0
Ua=-0.22V (5)波长=577nm
-0.220
10
20
U/V
0
0.5
1
1.5
5.5
6.8
7.8
12
13
14
11.6 11.7 11.8
表 3 波长为 436nm 时对应的 U-I
-0.8 0.1
2 8.6
15 11.8
U/V
-0.7 2 3
9.6 20 12
-0.6 0.4
5 10.8
25 12.1
-0.3 1.6
7.5 11.1
14 I/uA
12
10
8
6
4
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
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
U/V
-3 -2.5
-2 -1.5 -1.4 -1.3 -1.25 -1.2
I/uA
-0.3 -0.3 -0.2 -0.1
0
Байду номын сангаас
0