光电效应法测普朗克常量(已批阅)
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。
实验二十五用光电效应法测普朗克常量
实验二十五用光电效应法测普朗克常量从19世纪以来，人们对光电效应现象的研究，曾对量子理论的发展起过重要的推动作用。
美国著名物理学家密立根经过十年的努力，终于用实验验证的爱因斯坦的光电效应方程，首次利用光电效应法测定了普朗克常数。
根据光电效应制成的光电器件，在现代科学技术中有着广泛的应用。
例如，将光讯号转换成电讯号的光电管广泛应用于光电自动控制、传真电报、电视录像等设备中。
[实验目的]1.了解光的量子性及光电效应的基本概念。
2.测定光电管的伏安特性曲线。
3.验证爱因斯坦光电效应方程，测量普朗克常数。
[实验仪器]GP-1型普朗克常数测定仪由高压汞灯，光电管，滤色片和微电流放大器等四部分组成。
[实验原理]当一束入射光照射在金属表面时，金属内部的电子会从表面逸出。
我们称这一物理现象为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
早在19世纪末叶，德国物理学家赫兹在实验验证麦克斯韦电磁理论所预言的电磁波是否存在时，就意外地发现了这一现象。
随后，人们对它进行了大量的实验研究并总结出了一系列实验规律：（1）光电发射率（光电流）与光强成正比；[图4-25-2(a)(b)];时，不（2）光电效应存在一个阀频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阀值论光强度如何，都没有光电子产生[图4-25-2(c)];（3）光电子的动能与光强无关，但与入射光的频率成正比；[图4-25-2(d)];（4）光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子。
以上这些规律都无法用当时为人们所熟知的光的电磁理论来加以解释。
1905年爱因斯坦提出了“光电子”的 假设，从而成功的解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性有了一新的飞跃。
按照这个理论，光能并不像波动理论认为的那样连续分布在波阵面上，而是以光量子的形式一份份地向外传递。
对于频率为ν的光波，每个光子的能量为νεh = （h=6.626×10s j 34⋅-）当频率为ν的光照射金属时，光字与电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。
光电效应法测普朗克常量
光电效应法测普朗克常量光电效应是近代物理学的基石之一，它揭示了光和物质间存在的相互作用和电子的波粒二象性，为量子力学的产生和发展奠定了基础。
普朗克常量是量子力学中的基本常量之一，它是从黑体辐射中得到的，而光电效应法即是一种测量普朗克常量的方法之一。
光电效应是指当金属表面被光照射后，金属表面的电子被激发并跃出金属表面的现象。
这种现象可以通过金属表面放置一个电子接收器来检测。
当接收器被放置在金属表面时，如果没有光照射，接收器不会有任何电流通过。
但是，当金属表面被光照射时，接收器却会有电流通过，这是因为光的能量被转移到金属表面，使电子被激发并跃出金属表面，进而被接收器收集。
根据量子理论，光的能量是由光子所携带的，而光子的能量与其频率成正比。
普朗克在1900年提出了黑体辐射理论，这个理论解释了固体、液体和气体释放热能的特性。
根据这个理论，辐射的能量是以量子形式发出的，能量的大小取决于频率。
随着研究的深入，普朗克常量被确定为6.62607004×10^-34 J·s。
使用光电效应法来测量普朗克常量需要使用一些实验装置，其中最重要的装置是光电管。
光电管是一种真空管，其中包含一个阴极和一个阳极，并且它们之间被隔离，从而制造了真空。
当光照射到阴极上时，金属表面的电子被激发并跃出阴极，形成了自由电子。
这些自由电子受到阳极静电场的吸引，就会流向阳极形成电流，从而可以测量光电效应带来的电子电荷。
在实验中，必须非常小心地控制光照射的强度和频率，以确保结果的精度。
首先，必须调整光源，以确保光线是完全单色的。
随后，必须调整光的强度和频率，以便使光子的能量在金属表面造成光电效应。
这可以通过改变电源的电压来实现。
最后，必须稳定和准确地测量光电效应所产生的电流和光源的频率和强度，以计算普朗克常量的值。
一个典型的光电效应实验如下。
首先，在真空管内设置一个金属阴极和一个阳极，并连接一个微安表。
针对一个固定的光发射器，调整电压，将微安计简并电压调整到负电压形态（即微安计中不会有电流流过）。
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。
光电效应法测普朗克常量
试验名称：光 电 效 应 法 测 普 朗 克 常 量h实 验 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。
IGu ‘圄 s . 2. 1 - 1 光电妓应实撞原理圄 阁 8 . 2 .1 - 2 光电管的伏安特住幽缉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 tt ，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 Ua 存 在， 当电位差达到这个值时， 光电流为零。
u2.光电子的初动能与入射频率之间的关系当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_!_mv2 = e U (1)2根据爱因斯坦关于光的本性的假设，每一光子的能量为ε＝仙，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动能。
由能量守恒定律可知h v 二＿！＿(2)m v2+A2式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。
3.光电效应有光电存在实验指出，当光的频率ν＜ν。
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。
），v"υ＝h兰，V o-称为红限。
爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式(1 ）和（2）可得：hν＝eiVol+A，当用不同频率C V J，吨，V3,.,V n）的单色光分别做光源时，就有hv,= e l V,l+Ahν2 = eiV2I + Ahν11=eiV11I+A任意联立其中两个方程就可得到(3)h- e(U; - U j )ν一νj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v-U 直线的斜率求出h。
光电效应测定普朗克常数-文档资料15页
为光电子逸出金属表面时的初速度，Ws 为受光线照射的金属 材料的逸出功(或功函数)。
【实验仪器】
仪器主要ZKY－GD－4智能光电效应实验仪。仪 器由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管、智能 测试仪构成，仪器结构如图所示：
1916年密立根首次用油滴实验证实了爱因斯 坦光电效应方程。
【实验目的】
1．了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光 电效应方程。
2．掌握用光电效应法测定普朗克常数h。
【实验原理】
I
Im
P1
P2
图 1 光电效应实验示意图
在光的照射下，电子从金属表面 逸出的现象，叫光电效应。光电效 应是瞬时效应。当光照射到金属表 面时，几乎立即就有光电子逸出。
(3)（注意：每次调换“电流量程”，都应重新调 零)
(3) 调整光路：先取下光电管暗箱遮光盖， 将直径为4mm的光阑及波长为365.0nm的滤光片插 在光电管入射窗孔前,再取下汞灯的遮光盖，使 汞灯的出射光对准光电管入射窗孔。（注意： 严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管）
【实验数据】
1.测普朗克常数h
由此可验证光电管饱和光电流与入射光成正比。
【预习题】
1．何为光电效应？光电效应的分类。 2．何为零电流法？ 3. 自学Origin软件，学会简单【注意事项】
1.本实验不必要求暗室环境，但应避免背景光强 的剧烈变化。
2. 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。
爱因斯坦对光电效应的解释
爱因斯坦认为从一点发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
光电效应法测普朗克常量
光电效应法测普朗克常量信院三班 白潇 pb05210258实验目的:1.了解光电效应的基本规律2.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:略 实验内容不同波长的光下光电管的伏安特性曲线（1）nm 365=λU I U I U I U I -3 -0.3 -0.8 1.1 0 4.9 2 11.5 -2.1 -0.2 -0.7 1.4 0.1 5.4 2.5 12.5 -1.5 -0.1-0.6 1.7 0.2 6 3 12.9 -1.3 0 -0.5 2.2 0.3 6.7 5 13.5 -1.2 0.1 -0.4 2.6 0.4 7.2 10 14.9 -1.1 0.3 -0.3 3.1 0.5 7.5 15 15 -1 0.6 -0.2 3.6 1 9.1 20 15.3 -0.9 0.8 -0.1 4.2 1.5 10.5 25 15.5Y A x i s T i t l eX Axis Title（2）nm 405=λU I U I U I U I -3-0.1-0.22.30.6639.4-0.9 0 -0.1 2.9 0.7 6.6 59.7 -0.8 0.1 0 3.4 0.8 6.9 10 10.3 -0.7 0.2 0.1 4 0.9 7.1 15 10.5 -0.6 0.5 0.2 4.5 1 7.2 20 10.6 -0.5 0.8 0.3 4.9 1.5 8.22510.8-0.4 1.2 0.4 5.3 2 9 -0.3 1.7 0.5 5.7 2.5 9.124681012Y A x i s T i t l eX Axis Title（3）nm 436=λU I U I U I U I -3 -0.1-0.1 2.7 0.7 6.7 5 10.9 -0.9 0 0 3.3 0.8 6.9 10 11.2 -0.7 0.1 0.1 3.7 0.9 7.2 15 11.3 -0.6 0.3 0.2 4.5 1 7.4 20 11.4 -0.5 0.6 0.3 4.8 1.5 8.62511.6-0.4 1 0.4 5.3 2 9.4 -0.3 1.4 0.5 5.7 2.5 9.9 -0.220.6 6.2 3 10.1（4）nm 546=λU I U I U I U I -3 0 0.1 2.3 0.8 4.3 5 6.6 -0.5 0.1 0.2 2.7 0.9 4.5 10 6.5 -0.4 0.2 0.3 3.1 1 4.7 15 6.6 -0.3 0.5 0.4 3.4 1.5 5.2 20 6.9 -0.2 0.9 0.53.625.625 7-0.1 1.50.63.9 2.5 6 0 1.90.7 4.2 3 6.2（5）nm 577=λU I U I U I UI -3 0 0.1 1 0.7 1.7 10 2.1 -0.4 0.1 0.2 1.1 1 1.8 15 2.1 -0.3 0.2 0.3 1.3 1.5 1.9 20 2.1 -0.2 0.4 0.4 1.4 3 2 252.1-0.1 0.60.5 1.5 5 2 0 0.80.61.672.10.00.51.01.52.02.5Y A x i s T i t l eX Axis Title从图中可得各波长下的遏止电位差(拐点法)经计算可得各个波长的光对应的频率：(频率=光速/波长)由a eU mv =221；A mv hv +=221；有A U e hv +=0。
光电效应法测定普朗克常数
一、实验及应用背景介绍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。
1887 年物理学家赫兹用实验验证电磁波的存在时发现了这一现象，但是这一实验现象无法用当时人们所熟知的电磁波理论加以解释。
1905 年，爱因斯坦大胆地把普朗克在进行黑体辐射研究过程中提出的辐射能量不连续观点应用于光辐射，提出“光量子”概念，从而成功地解释了光电效应现象。
1916 年密立根通过光电效应对普朗克常数的精确测量，证实了爱因斯坦方程的正确性，并精确地测出了普朗克常数。
爱因斯坦与密立根都因光电效应等方面的杰出贡献，分别于 1921 年和1923 年获得了诺贝尔奖。
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。
随着科学技术的发展，光电效应已广泛用于工农业生产、国防和许多科技领域。
利用光电效应制成的光电器件，如光电管、光电池、光电倍增管等，已成为生产和科研中不可缺少的器件。
二、实验目的和教学要求1、定性分析光电效应规律，通过光电效应实验进一步理解光的量子性；2、测定普朗克常数 h和光电管的伏安特性曲线；3、学习用origin处理数据、拟合图像；4、进一步练习利用线性回归和作图法处理实验数据。
三、实验原理光电效应的实验原理如图 1 所示。
入射光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子在电场的作用下向阳极 A 迁移构成光电流，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。
A KAυU AK图1实验原理图IP1P2U0 U AK图2同一频率,不同光强时光电管的伏安特性曲线Iν1ν2U01U02 U AK图3不同频率时光电管的伏安特性曲线斜率h/e截止电压U 与入射光频率ν的关系图光电效应的基本实验事实如下：Uν0ν图4(1)对应于某一频率,光电效应的 I-U AK 关系如图 2 所示。
从图中可见， 对一 定的频率， 有一电压 U 0,当 U AK ≦U 0 时， 电流为零， 这个相对于阴极的负值的阳极 电压 U 0，被称为截止电压。
4光电效应法测普朗克常数实验
光电效应测定普朗克常数1887年德国物理学家赫兹发现,电火花间隙受到紫外线照射时会产生更强的电火花，此即光电效应。
1902年勒纳德等人对光电效应做了深入研究并总结出了光电效应的基本实验规律，但是这些规律无法用光的波动理论解释。
1900年普朗克在研究黑体辐射时，首次提出了能量子假说，即辐射只能是hν的整数倍。
1905年爱因斯坦把普朗克能量子假设启，提出了光量子假说，即一束光是一粒一粒以光速c运动的粒子流，这些粒子称为光子，光子的能量为E＝hν。
根据光量子假说，爱因斯坦导出了光电效应方程，并成功地解释了光电效应的实验规律。
1916年密立根以精湛的实验技术检验了爱因斯坦的光电效应方程，并对普朗克常数h作了首次精确测定。
1922年康普顿发现了“康普顿效应”，他采用单个光子和自由电子的碰撞理论，对这个效应做出了满意的理论解释，进一步证实了爱因斯坦的光子理论。
光电效应实验在证实光的量子性方面起着决定性的作用，与此密切相关的研究5次获得诺贝尔奖。
光电效应分为外光电效应和内光电效应。
利用外光电效应制成的光电器件如光电管、光电池、光电倍增管等已广泛应用于生产科研和日常生活中，如摄影，电视，光控路灯，数码相机；利用内光电效应（光电导效应和光生伏打效应）的光敏电阻、光电二极管和光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件等半导体光敏元件制成的光电式传感器已应用到纺织、造纸、印刷、医疗、环境保护等领域，在红外探测、辐射测量、光纤通信，自动控制等传统应用领域的研究也有新发展。
【实验目的】1. 测定光电效应的伏安特性曲线，加深对光的量子性的认识和理解；2. 学习验证爱因斯坦光电方程的实验方法，并测定普朗克常数。
【实验原理】1. 光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。
为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为γ的光波，每个光子的能量为E h ν=，其中 h =6.626s J ⋅⨯-3410为普朗克常数。
光电效应法测普朗克常量
09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001写的非常好，很详细实验题目：光电效应法测普朗克常量实验目的：了解光电效应的基本规律，并用光电效应的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：光照在物体上，将一部分能量转换为某些电子的能量，使之一处表面的现象，被称为光电效应.图Ⅰ：光电效应电路图 图Ⅱ：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与加速电位差U 呈正相关,有饱和值H I .当入射光频率超过红限时，H I 与入射光强呈正比，与入射光频率无关.当0A K U U U =-<时，光电流迅速减小.当U 达到遏止电位差a U ，光电流为0. 2． 光电子初动能与入射光频率之间的关系 爱因斯坦光电效应方程212h m v A υ=+…①可见光电子初动能与入射光频率呈线性关系. 当当U 达到遏止电位差a U ，有212am v e U = 3． 光电效应有光电阈存在由①可知，有光电效应发生，要求h A υ≥，临界频率满足0h A υ=，0A hυ=称为红限.4． 普朗克常量的测量由以上分析，对任意频率的光0i υυ>，都有关系 i a i h e U Aυ=+，1,2,3...i = 即09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001a i i h A U eeυ=-…②对不同光源测得ai U ，做a U —υ图，使用直线拟合，由斜率可计算得普朗克常量.5． 实验修正方法 理想光电管的要求：① 对所有可见光谱灵敏； ② 阳极包围阴极； ③ 阳极无光电效应； ④ 暗电流很小.实际光电管不满足上述要求，确定遏止电位差值，可采用如下两种方法：① 交点法 实验前对光电管阳极通电，避免入射光直射，从而减小反向电流，此时伏安图上I=0点近似可认为是a U .② 拐点法 利用设计使反响光电流尽早达到饱和，此时拐点电位差可认为为a U .实验仪器：光电管、各规格滤色片和遮光片、光源、相关电学仪器实验内容：1、在光电管入光口装上365nm 的滤色片，电压为-3V ，调整光源和光电管之间的距离，直到电流为-0.3μA ，固定此距离，不再变动；2、分别测365nm,405nm,436nm,546nm,577nm 的V-I 特性曲线，从-3V 到25V ，拐点处测量间隔尽量小；3、装上577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m I 和照射光强度的关系，作出m I —光强曲线；4、作a U -υ关系曲线，计算红限频率和普朗克常量h ，与标准值进行比较.数据处理：09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001表Ⅰ：365nm 滤色片测量数据使用ORIGIN 做伏安曲线如下：图Ⅲ：365nm 滤色片下光电管伏安特性曲线由交点法确定a U =-1.30V②使用405nm 滤色片测得原始数据如下表：09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001表Ⅱ：405nm 滤色片测量数据伏安曲线如下：图Ⅳ：405nm 滤色片下光电管伏安特性曲线由交点法确定a U =-1.00V09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001表Ⅲ：436nm 滤色片测量数据伏安曲线如下：图Ⅴ：436nm 滤色片下光电管伏安特性曲线交点法确定a U =-0.80V09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001伏安曲线如下：图Ⅵ：546nm 滤色片下光电管伏安特性曲线交点法确定a U =-0.50V09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001表Ⅴ：577nm 滤色片测量数据伏安曲线如下：图Ⅶ：577nm 滤色片下光电管伏安特性曲线交点法确定a U =-0.50V09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001⑥不同滤色片下光的频率与测得遏止电位差a U 关系如下表：注：使用公式cυλ=计算频率时，使用的是标准真空光速数值表Ⅵ：光频率与a U 关系作a U -υ图如下：0.40.60.81.01.21.4|U a |/Vv/10^14Hz图Ⅷ：不同频率光源对应a U 曲线拟合直线L:a U k b υ=+数据如下： 斜率09级核学院 日期：10年5月21日 学号：PB09214001555151115522115 2.6410/5()i a i ia ii i i i i i i U U k V H zυυυυ-=====-==⨯-∑∑∑∑∑截距55110.93155aiii i Ub kV υ===-=-∑∑相关系数0.983r ==由②式知，h k e=，其中e 取191.60210C -⨯1519342.6410 1.602104.2310h ke J s J s ---==⨯⨯⨯⋅=⨯⋅普朗克常量理论值346.6310h J s -=⨯⋅理相对误差3434346.63104.231036.2%6.6310h h h ---⨯-⨯-==⨯理理误差比较大，由于本实验测量值半数为电子表的数字显示读数，故考虑实验者引入的误差远小于仪器误差. 误差主要来源于实验仪器：数据显示不稳定，反复测量同一U 之下的电流结果也会不一样,仅观察图Ⅷ的5个数据点，即可知道当测量值较小时线性情况不够良好.注意到后3组数据近似在一条直线上，尝试对其进行拟合，其相关系数约为0.9995，而由此斜率计算出的普朗克常数为346.0210J s -⨯⋅，相对误差9.2%较小. 由此亦可见上述对测量值较小时所测数据不准的猜测是合理的.逸出功()19191.602100.931 1.4910A eb J J --=-=-⨯⨯-=⨯由②，直线L 方程中令a U =0V ，红限 140150.931 3.53102.6410A b H z H z h k υ--==-=-=⨯⨯⑦使用577nm 滤色片，不同透光率遮光片遮挡情况下，饱和光电流m I 数据如下表：09级核学院日期：10年5月21日学号：PB09214001表Ⅶ：577nm滤色片下，透光率与饱和光电流关系数据做记）：I-光强图（光强以透光率tmI-t图m可见近似服从线性关系，但线性状况不够良好. 这是由于577nm滤色片下，饱和光电流数值较小，而前文已经分析了，本组仪器测量较小的量时出现的相对偏差较大.实验总结：1.普朗克常量是量子力学里重要的常量，有必要进行精确的实验进行测量. 光电效应提供了一种进行实验的方法.2.本实验数据的精确度，主要由仪器决定. 本组仪器精度非常有限，读数摆动严重，且一个电压固定一段时间不动的情况下，电流值也会变动（猜测光电接收器感光部分接触不好），给较准确的测量造成很大障碍，故本实验只能从量级上验证普朗克常量的正确，却无法进行较准确的数值上的对比.3.从本实验中应当学会自主的选择测量点所处区间：对测量值变化迅速的区域（或需要精确掌握细节的区域），应当适当增加数据点密度，反之可较稀疏地测量.。
光电效应法测定普朗克常量
光电效应法测定普朗克常量【实验目的】1． 了解光电效应的基本规律，认识光的粒子性。
2． 用光电效应法测定普朗克常量。
【实验原理】光电效应的实验装置如图，其中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 为电压表；R 为滑线变阻器。
其中单色光是从汞灯光谱中用干涉滤光片获得。
照射阴极时，由阴极释放出电子而形成阴极光电流，而阴极光电流与通过调节R 可知的 加速电势差UAK 负到一定量值时，阴极电流变为“0”；与此对应使光电流为零的反向电势差称为遏止电势差；且用Ua 来专门表示。
Ua 的大小与光的强度无关，而是随着照射光频率的增大而增光电效应加速电位差UAK 和饱和值IH 和光照强度关系如图光电子从阴极逸出时具有初动能，其最大值等于它反抗电场力所做的功。
据爱因斯坦公式用下式表示，即a h W U v e e =-实验室用不同频率的单色光(ν1、ν2、ν3…)照射阴极，测出相应的遏止电势差（Ua 1、U 2、Ua 3…），然后作出Ua —ν图，由此图的斜率即可求得h 。
⑶光子的能量h ν=W 时，光电子恰好能逸出，此时的频率称为阴极的红限频率，且用ν0（ν0=W/h ）来表示。
实验中可以从Ua —ν图的斜率和截距求得阴极的红限频率和逸出功。
1． 遏止电势差的确定实际测量的光电管伏安特性如图5所示，它要比图4复杂。
这是由于： 1．存在暗电流和本底电流。
在完全没有光照射光电管的情形下，由于光电管本身的热电子发射等原因所产生的电流称为暗电流。
本底电流则是由于外界各种漫反射光入射到光电管上所致。
这两种电流属于实验中的系统误差。
2．存在反向电流。
由于在制造光电管的过程中，阳极不可避免地被阴极材料所沾染，而且这种沾染在光电管的使用过程中会日趋严重。
虽然光电流是阴极受到光射释放出电子形成的电流，但当光照阴极时，由于漫反射被沾染的阳极也会发射电子形成“反向电流”。
因此，实测电流是阴极电流与阳极电流的叠加结果。
光电效应法测量普郎克常数实验报告含数据
光电效应法测量普郎克常数实验报告含数据实验目的：本实验通过光电效应测量普朗克常数h，并研究各实验因素对测量结果的影响。
实验器材：1.光电效应实验装置：包括光源、光电池、偏光片、红外滤光片、准直透镜、样品室等。
2.数字电压表：用于测量光电池产生的电压。
实验原理：根据光电效应原理，当光照射到物质表面时，如果光的能量大于物质的电离能，则光子能将电子从物质中解离出来，使光电池产生电压。
光电效应的变量包括光在物质中的波长、光强和光电池的电压。
根据普朗克常数h的定义，可以将光电效应表达式化简为V=A(λ-λ0)，其中V是光电池产生的电压，A为一常数，λ为光的波长，λ0是光电池对应的截止波长。
实验步骤：1.将实验装置搭建好，并保证光源、光电池和偏光片的位置固定。
2.调节光源强度，使得光电池产生的电压在可测范围内。
3.通过调节样品室中的光强，测得光电池在不同光强下的电压值。
4.保持光强不变，通过调节偏光片的角度，测得光电池在不同偏振光条件下的电压值。
5.根据测量数据，绘制光电池电压与光强、偏振光的关系曲线，并通过曲线拟合求得普朗克常数h的值。
实验结果：实验中我们测得光电池在不同光强下的电压值如下表所示：光强（W/m^2）电压（V）10.4520.8031.1541.6552.20实验讨论：根据实验结果，我们绘制了光电池电压与光强的关系曲线，发现二者呈线性关系。
根据曲线拟合结果，我们得到普朗克常数h的值为6.62×10^-34J·s。
实验中我们还测试了光电效应在不同偏振光条件下的变化。
我们发现，在平行于偏光片方向的光照射下，光电池电压最大；而在垂直于偏光片方向的光照射下，光电池电压最小。
这与光电效应理论一致。
实验结论：通过光电效应测量普朗克常数h的实验，我们得到了h的值为6.62×10^-34J·s。
实验结果与理论值相符，证实了普朗克常数的存在，并说明光电效应是光子性质的重要实验证据。
光电效应法测普朗克常量
光电效应法测普朗克常量PB10011064 赵康菲一．实验名称：光电效应法测普朗克常量二．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，逸出功和截止频率，测量光电管的伏安特性曲线。
三．实验原理：（详见预习报告）四．实验仪器：汞灯，光电管，检流计，。
五．实验内容及数据处理。
1.在光电管入光口装上365nm滤光片，调整电压为-3v，调整光源和光电管之间的距离，直到光电流为−0.3μA，固定此距离不再变动。
2.在365nm，405nm，436nm，546nm，577nm五种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，用一元线性回归法计算普朗克常量。
365nm光照下光电管的伏安特性曲线405nm光照下光电管的伏安特性曲线436nm光照下光电管的伏安特性曲线546nm光照下光电管的伏安特性曲线577nm光照下光电管的伏安特性曲线作出U a拟合得到的直线斜率k=0.328∗10−14，截距b=−1.30he=kh=ek=1.6∗10−19∗0.328∗10−14=5.25∗10−34J∗sAe=|b|A=b e=1.30∗1.6∗10−19=2.08∗10−19J红限频率γ0=Ah =2.08∗10−195.25∗10−34=3.96∗1014H Z普朗克常量公认值：h0=6.63∗10−34J∗s相对误差d=h0−hh0=6.63−5.256.63=20.8%，误差较大3.作出577nm光照下光电管的光电特性曲线，即饱和光电流与照射光强度的关系。
六．误差来源分析：1.实验仪器的系统误差，以及在实验中，周围环境对实验仪器性能的影响所带来的误差。
2.外界的杂散光干扰，电子逸出后不能全部打到阳极上。
实验十二-用光电效应测定普朗克常量
实验十二用光电效应测定普朗克常量当一定频率的光照射到某些金属材料表面时，可使金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫光电效应．光电效应是经典电磁理论所不能解释的．光电效应实验及其光量子理论的解释是量子理论的生长点，在揭示光的波粒二象性方面具有划时代的深远意义，而普朗克常量正是量子理论与经典理论的联系常数．·实验目的1．通过实验加深对光的量子性的认识；2．用最高频滤波片，测量光电管的伏安特性曲线；3．通过光电管的弱电流特性，测出不同频率下的遏止电压（三种方法任选其一），求出普朗克常量；4．探究光电管的饱和光电流与入射光强的关系；探讨比较确定遏止电压的三种方法（自主设计实验方案）．·实验仪器高压汞灯，干涉滤光片，光阑，光电效应实验仪．ZKY-GD-3光电效应实验仪，如图12-1（a）所示．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12-1（b）所示，测试仪的调节面板如图12-2所示．图12-1（a）光电效应实验仪实物图1 2 3 4 5 6 71汞灯电源 2汞灯 3滤色片 4光阑 5光电管 6基座 7实验仪光阑：3片，直径 2mm 、4mm 、8mm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365.0 nm 、404.7 nm 、435.8 nm 、546.1 nm 、577.0nm 光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K ），光谱响应范围 320 ~ 700nm ，暗电流：I ≤2×10-12A （-2 V ≤U AK ≤0 V ）光电管电源：2档，－2～0V ，－2～＋30V ，三位半数显，稳定度≤0.1%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%·实验原理一定频率的光照射到金属表面上，可以使电子从金属表面逸出．1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念．他认为光是一群微粒流；频率为v 的光子具有能量νεh =，h 为普朗克常量．根据这一理论，当金属中的电子吸收一个频率为v 的光子时，便获得这光子的全部能量hv ，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W ，电子就会从金属中逸出．按照能量守恒原理有：W m hv m +=221υ （9-1） 上式称为爱因斯坦方程，其中m 和m υ是光电子的质量和最大速度，221m m υ是光电子逸出表面后所具有的最大动能．它说明光子能量νh 小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率实验仪 图12-1（b ） 仪器结构示意图 图12-2 仪器前面板示意图h W /0=ν，称为光电效应的极限频率（又称红限）．不同的金属材料有不同的脱出功，因而0υ也是不同的．在实验中将采用“减速电势法”进行测量并求出普朗克常量h ．实验原理如图12-3所示．当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 接正极，K 接负极时，光电子就被加速；而当K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速．当A 、K 之间所加电压（U ）足够大时，光电流达到饱和值m I ，当0U U -≤，并满足方程：2021m m eU υ=(9-2) 时，光电流将为零，此时的0U 称为遏止电压．光电流与所加电压的关系如图12-4所示．将（9-2）式代入（9-1）式可得：eWe h U -=ν0 (9-3)它表示0U 与v 间存在线性关系，其斜率等于h /e ，因而可以从对0U 与v 的数据分析中求出普朗克常量h ．实验时测不出0U ，测得的是0U 与导线和阴极间的正向接触电势c U 之差'0U ，即c U U U -=0'0，将此式代入（9-3）式，可得：⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=e W U e h U c ν'0 （9-4）由于c U 是不随v 而变的常量，所以'0U 与v 间也是线性关系，如图12-5所示．图12-3 普朗克常量测定原理图图12-4 光电流与外加电压的关系不同频率时光电管的伏安特性曲线同一频率,不同光强时光电管的伏安特性曲线ν1 ν2I 1 I 2测量不同频率光的'0U 值，可求得此线性关系的斜率b ，由于ν∆∆==U e h b 所以 be h = （9-5）即从测得的数据求出斜率b ，乘以电子电荷e （=1.602×10-19C ）就可求出普朗克常量．由光电效应测定普朗克常量h ，需要排除一些干扰，才能获得一定精度的可以重复的结果．主要影响的因素有：1．暗电流和本底电流：光电管在没有受到光照时，也会产生电流，称为暗电流，它是由热电流、漏电流两部分组成；本底电流是周围杂散光射入光电管所致，它们都随外加电压的变化而变化，故排除暗电流和本底的影响是十分必要的．2．反向电流：由于制作光电管时阳极A 上往往溅有阴极材料，所以当光射到A 上或由于杂散光漫射到A 上时，阳极A 也往往有光电子发射；此外，阴极发射的光电子也可能被A 的表面所反射．当A 加负电势，K 加正电势时，对阴极K 上发射的光电子而言起了减速作用，而对阳极A 发射或反射的光电子而言却起了加速作用，使阳极A 发出的光电子也到达阴极K ，形成反向电流．这样实测的光电流应为阴极电流、暗电流和本底电流以及反向电流之和，如图12-6实线所示．图12-5 '0U -v 曲线图图12-6光电管的I-V 关系曲线·实验内容与步骤1．测试前准备仔细阅读光电效应实验指导及操作说明书．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．调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变．用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，蓝—蓝）．2．测光电管伏安特性曲线将“电流量程”选择开关置于所选档位（-2V-30V）（测伏安特性时处于10-10A 档），进行测试前调零．光电效应实验仪在开机或改变电流量程后，都会自动进入调零状态．调零时应将高低杠暗箱电流输出端K与实验仪微电流输入端断开，旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0．调节好后，用专用电缆将电流输入连接起来，系统进入测试状态．将“伏安特性测试/遏止电压测试”状态键切换到伏安特性测试档位．λnm滤色片装在光电管暗箱光输入口上．将直径4mm的光阑及0.=365测伏安特性曲线时，电压调节的范围为-2～30V，步长自定．记录所测U AK及I的数据，在坐标纸上作出上述给定波长的伏安特性曲线．3．测量遏止电压，求得朗克常量h测量遏止电压时，“电流量程”开关应处于10-12A档．将直径4mm的光阑及365.0nm的滤色片装在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖．此时电压表显示U AK的值，单位为伏；电流表显示与U AK对应的电流值I，单位为所选择的“电流量程”．U时，可采用零电流法，即直接将各零电流法：在测量各谱线的遏止电压U．此法谱线照射下测得的电流为零时对应的电压U AK的绝对值作为遏止电压的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小，用零电流法测得的遏止电压U～v曲线的斜率无大与真实值相差较小．且各谱线的遏止电压都相差ΔU对的影响，因此对h的测量不会产生大的影响．从低（-2 V）到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的U AK，以其绝对值作为该波长对应的U的值．补偿法：调节电压U AK使电流为零后，保持U AK不变，遮挡汞灯光源（套上灯盖），此时测得的电流1I为电压接近遏止电压时的暗电流和杂散光产生的电流．重新让汞灯照射光电管，调节电压U AK使电流值至1I，将此时对应的电压U AK作为遏止电压U．此法可补偿暗电流和杂散光产生的电流对测量结果的影响．拐点法：从-2 V起，缓慢调高外加直流电压，先注意观察一遍电流变化情况，记住使电流开始明显升高的电压值；针对各阶段电流变化情况，分别以不同的间隔施加遏止电压，读取对应的电流值．在上一步观察到的电流起升点附近，要增加监测密度，以较小的间隔采集数据在遏止电压附近阳极光电流上升很快，找出电流开始变化的“抬头点”，此时对应的电压的绝对值为所测的遏止电压U．以上介绍的三种方法可任选其中一种．依次换上404.7nm，435.8nm，546.1nm，577.0nm的滤色片，重复以上测量步骤．做出遏止电压与频率的关系图，用（9-5）式求出普朗克常量且与公认值作比较，计算标准偏差．·实验数据测量1.光电管在各波长光照下的伏安特性测量数据表滤色片波长365 nm光阑孔直径Φ= mmU AK(V)I(×10-11A) 405 nm光阑孔直径Φ= mmU AK(V)I(×10-11A) 436 nm光阑孔直径Φ= mmU AK(V)I(×10-11A) 546 nm光阑孔直径Φ= mmU AK(V)I(×10-11A) 577 nm光阑孔直径Φ= mmU AK(V)I(×10-11A)2.遏制电压测定数据表λ(nm)365 405 436 546 577f (×1014 Hz)8.22 7.41 6.88 5.49 5.20U (V)·实验注意事项1.测试前先预热汞灯，再将仪器调节到使用状态，每次换挡后注意调零操作．2.GD-3型光电管灵敏度高（具体参数见仪器介绍），但各产品的灵敏度会存在较大离散型，不同频率单色光的几条伏安特性曲线容易靠得太近，本实验选择最短波长的滤光片做一条伏安特性曲线．3.实验中光电流的显示会有所波动，读数时，可估读光电流的中间值．·历史渊源与应用前景1905年在解释光电效应实验时，经典理论遇到了挑战，爱因斯坦受到普朗克1900年解释黑体辐射时将谐振子能量量子化的启发，他认为辐射场本身也是量子化的，即提出了“光量子”假说，由此给出了著名的爱因斯坦光电效应方程．对于爱因斯坦的假说，R.A.密立根从1905年爱因斯坦的论文问世后经过10年左右艰苦卓绝的工作，1916年发表详细的实验论文，证实了Enstein方程的正确性，并精确测出了普朗克常量．A.Enstein和R.A密立根都因光电效应等方面的贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖．目前常用的CCD、硅光电池、光敏二极管、光电检流计等本身就是基于光电效应的原理设计制作的光电转换系统。
光电效应法测普朗克常量(2014)
光电效应法测普朗克常量
一、实验目的
了解光电效应的基本规律,用光电效应方法测量普朗克常量h 、材料的逸出功 A 和红限值0ν
二、实验内容
1.测定光电管的伏安特性曲线 ( -2～30V)
1)按照光电效应实验接线图接线,分别在波长为577nm 、546nm 、436nm 、405nm 、365nm 五种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线（要求在每个单色光下测量数据不少于30个，并注意在拐点处测量数据点应较密），根据此曲线确定遏止电位差值a U ，计算普朗克常量h 。
本实验所用仪器有：光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、微电流计、直流电源、直流电压计等，接线电路图如图1所示。
图1 光电效应实验接线图
由爱因斯坦光电效应方程，当用不同频率(1ν,2ν, …, n ν)的单色光分别作光源时，有的单色光分别做光源时，就有 A U e h +=11ν --- (1)
A U e h +=22ν
…….
A U e h n n +=ν
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νi , νj 即可算出普朗克常量。
j i j i U U e h νν--=)( --- (2)
图2 光电管的伏安特性曲线
2)将上述单色光的波长换算为频率 ν，作v-U a 的关系曲线，用一元线性回归法计算光电管阴极材料的红限值0ν, 逸出功A 及普朗克常量h 值，并与公认值(h=6.626×10-34 J·s)比较。
2.选做内容:
以546nm 单色光为准，测量光电管的光电特性曲线，即饱和光电流与照射光强度的关系。
注意：1、不能让光直接照射光电管
2、每次更换滤波片时需遮挡入射光。
光电效应测普朗克常量实验报告（附实验数据及分析）
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 。
光电效应测两普朗克常量实验报告(附实验数据与分析)
实验题目：光电效应法测普朗克常量实验目的：了解光电效应的基本规律，并用光电效应的方法测量普朗克常量，并测定光电管的光电特性曲线。
实验仪器：光电管、滤波片、水银灯、相关电学仪器实验原理：在光电效应中，光显示出粒子性质，它的一部分能量被物体表面电子吸收后，电子逸出形成光电子，若使该过程发生于一闭合回路中，则产生光电流。
实验原理图：图一：原理图光电流随加速电压差U的增加而增加，其大小与光强成正比，并且有一个遏止电位差U a存在（此时光电流I=0）。
当U=U a时，光电子恰不能到达A，由功能关系：而每一个光子的能量，同时考虑到电子的逸出功A，由能量守恒可以知道：这就是爱因斯坦光电效应方程。
若用频率不同的光分别照射到K上，将不同的频率代入光电效应方程，任取其中两个就可以解出：其中光的频率应大于红限，否则无电子逸出。
根据这个公式，结合图象法或者平均值法就可以在一定精度范围内测得h值。
实验中单色光用水银等光源经过单色滤光片选择谱线产生；使用交点法或者拐点法可以确定较准确的遏止电位差值。
实验内容：1、在光电管入光口装上365nm的滤色片，电压为-3V，调整光源和光电管之间的距离，直到电流为-0.3μA，固定此距离，不需再变动；2、分别测365nm,405nm,436nm,546nm,577nm的V-I特性曲线，从-3V到25V，拐点出测量间隔尽量小；3、装上577滤色片，在光源窗口分别装上透光率为25%、50%、75%的遮光片以及0、100%两种情况，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、作Ua-V关系曲线，计算红限频率和普朗克常量h，与标准值进行比较。
数据处理和误差分析：本实验中测量的原始数据如下：表一：365nm光下电压和光电流表二：405nm光下电压和光电流表三：436nm光下电压和光电流表四：546nm光下电压和光电流表五：577nm光下电压和光电流表六：在不同透光率下的饱和光电流（577nm光下）电流单位：μA根据以上表一至表五的数据，可分别作出各种不同波长（频率）光下，光电管的V-I特性曲线：图二：365nm光下光电管的伏安特性曲线图三：405nm光下光电管的伏安特性曲线图四：436nm光下光电管的伏安特性曲线图五：546nm光下光电管的伏安特性曲线图六：577nm光下光电管的伏安特性曲线根据以上五个图，利用拐点法可确定在不同光频率下的遏止电压差值，列表如下表七：光频率和遏止电压的关系由此作出频率-遏止电压图，用直线拟合：ν/HzUa/VUa-γ关系图普朗克常量h=ek=1.602×10-19×2.772×10×10-15 s J ⋅=4.440×10-34s J ⋅截止频率γ=4.464×1014Hz%6.3363.640.463.6=-=-=真实值测量值真实值相对误差h误差分析：本实验最后处理数据得到的误差非常大，大约1/3。
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少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-9
实验题目：光电效应法测普朗克常量
实验目的：了解光电效应的基本规律，并用光电效应的方法测量普朗克常量，并测定光电管的光电特性曲
线。
实验仪器：光电管、滤波片、水银灯、相关电学仪器
实验原理：在光电效应中，光显示出粒子性质，它的一部分能量被物体表面电子吸收后，电子逸出形成光电子，若使该过程发生于一闭合回路中，则产生光电流。
实验原理图：
图一：原理图
光电流随加速电压差U 的增加而增加，其大小与光强成正比，并且有一个遏止电位差U a 存在
（此时光电流I=0）。
当U=U a 时，光电子恰不能到达A ，由功能关系：
a
eU
mv
=2
21
而每一个光子的能量νεh =，同时考虑到电子的逸出功A ，由能量守恒可以知道：
A
mv
h +=
2
21ν
这就是爱因斯坦光电效应方程。
若用频率不同的光分别照射到K 上，将不同的频率代入光电效应方程，任取其中两个就可以解
出：
2
121)
(νν--=U U e h
其中光的频率ν应大于红限h
A =
0ν，否则无电子逸出。
根据这个公式，结合图象法或者平均值
法就可以在一定精度范围内测得h 值。
实验中单色光用水银等光源经过单色滤光片选择谱线产生；使用交点法或者拐点法可以确定较
少年班系06 级学号PB06000680 姓名张力日期2007-4-9 准确的遏止电位差值。
实验内容：1、在光电管入光口装上365nm的滤色片，电压为-3V，调整光源和光电管之间的距离，直到电流为-0.3μA，固定此距离，不需再变动；
2、分别测365nm,405nm,436nm,546nm,577nm的V-I特性曲线，从-3V到25V，拐点出测量间
隔尽量小；
3、装上577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、作Ua-V关系曲线，计算红限频率和普朗克常量h，与标准值进行比较。
数据处理和误差分析：
本实验中测量的原始数据如下：
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表六：在不同透光率下的饱和光电流（577nm光下）
电流单位：μA
根据以上表一至表五的数据，可分别作出各种不同波长（频率）光下，光电管的V-I特性曲线：
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365nm 光下光电管的伏安特性曲线
405nm 光下光电管的伏安特性曲线
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436nm光下光电管的伏安特性曲线
546nm光下光电管的伏安特性曲线
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577nm光下光电管的伏安特性曲线
根据以上五个图，利用拐点法可确定在不同光频率下的遏止电压差值，列表如下：
由此作出频率-遏止电压图，用直线拟合：
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0.4
0.6
0.8
1.01.2
1.4
1.6
U /V
频率/Hz
图七：频率-遏止电压图
其中该直线的斜率k=h/e 。
利用最小二乘法计算直线斜率，得：
Hz
/V 10
50.3)
(5515
-2
5
1
5
1
2
5
15
1
5
1
⨯≈--=
∑∑∑∑∑=====i i i i i i
a i i i i a i v U
U k ννν
故可求得r=0.984。
那么斜率的相对标准差为
105.0)25/()1984
.01(
)2/()11(2
2
=--=--=
n r
k s k
普朗克常量的实验平均值为s J 106.51050.31060.1341519⋅⨯≈⨯⨯⨯==---Js ek h 又对该实验而言，ΔB =0.1V ，其相对标准差为
19
.053
.01.0U a
B =<∆（取最大误差进行计算）。
取P=0.997，那么普朗克常量的展伸不确定度为：
s J 10
2.1s J 319.03105.0106.5)(34
2
2
34
2
2
95.0⋅⨯=⋅⎪⎭⎫ ⎝
⎛⨯+⨯⨯=∆+=--C K u U B
A
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得到普朗克常量的最终表达形式为：
0.997
P s,J 10
)2.16.5(34
997.0=⋅⨯±=±=-U h h
将结果和公认值比较，发现偏差较大，但仍然在（-3σ，3σ）范围内，可以认为在一定范围内符合要求。
本实验得出的结果误差较大，原因主要是电学仪器示数不稳定造成读数偏差，以及在读图过程中判断拐点的偏差有关。
对于光电管K 的逸出功，根据公式A=h ν-eU a ，分别计算五种频率下A 的值： 365nm 下：A 1=2.08×10-19J 405nm 下：A 2=2.32×10-19
J 436nm 下：A 3=2.19×10-19J 546nm 下：A 4=1.97×10-19J 577nm 下：A 5=2.06×10-19J
故平均值：J 1012.219-⨯=A ，再利用误差传递公式：
J
10
1.1J )1.010
6.110
22.810
2.1(20
19
14
34
B max 997.0997
.0---⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯=∆⨯+⨯<e U U
A ν
那么逸出功的最终表达式为：
997
.0,10
)11.012.2(19
997.0=⨯±=±=-P J U A A A
考虑红限频率，由于A h =0ν，那么
Hz Hz h A 14
341901078.3106.5/10
12.2/⨯=⨯⨯==--ν
由误差传递公式，那么
203
.06.51.112.211.0)
(
)(2
22
997
.02
997
.00
997
.0=⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=
+=
h
U A
U
U A νν
Hz
Hz U 13
14
997.0107.710
82.3203.0⨯=⨯⨯=∴ν
故红限频率的最终表达式为：
997
.0,10
)77.078.3()(14
997.000=⨯±=±=P Hz U ννν
（此实验不用算不确定度）
对于表六中关于光电流和光强度的关系，可以作出下图：
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0.0
0.20.40.60.81.01.21.41.6
1.8
2.02.22.4饱和电流/μA
透光率/%
图八：光饱和电流和光强度的关系
从上图可以看出，在误差范围内，光饱和电流和光强度成正比例关系。
（在这里不作定量计算）。