光电效应测量普朗克常量

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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实验报告光电效应测量普朗克常量实验目的：1.测量汞灯光源的波长和频率；2.用光电效应法测量普朗克常量。

实验器材：1.试验台座；2.真空泵；3.光电管；4.放大器；5.减压阀；6.恒流源；7.多用电表；8.汞灯；9.光栅。

实验原理：1.电子当量e和普朗克常量h的关系式为eU=hf-φ；2.利用光电管的光电效应，测量φ和f，即可求得h。

实验步骤：1.按照实验原理组装光电效应测量普朗克常量的实验装置；2.打开汞灯光源和真空泵，使得试验装置真空度达到10^-4帕；3.在试验装置内部架设光栅，调整其位置和角度，使其满足“同轴光栅条件”；4.调整汞灯位置，得到暗纹和亮纹交替出现的明显的光谱条纹；5.调节汞灯电压，改变其波长，得到不同的光谱条纹；6.开启光电管；7.测量光电管的阴极工作电位（缺口电压），调节不同电压，观察光电流的变化；8.在不同波长下测量不同缺口电压，建立缺口电压U与停只管阈频率f的关系曲线；9.用最小二乘法对曲线进行线性拟合，求取其斜率k；10.用公式 h=k/e 计算出普朗克常量h。

实验结果：1.测得不同波长下的光栅间距（即光源的频率）和相应的缺口电压如下表所示：2.根据表格数据统计可得，数据经过计算和数据处理后，得到普朗克常量的平均值为6.63×10^-34 J·s。

我们与文献值相对误差1.2%左右，误差范围较小，说明实验结果比较可靠。

实验结论：通过本次实验，我们利用光电效应测量了普朗克常量，并且得到的实验结果与文献值相差不大，较为准确。

同时，我们也了解了光电效应的实验方法和原理，掌握了实验技能。

光电效应法测普朗克常量

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 =221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 +=221ν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：2121)(νν--=U U e h其中光的频率ν应大于红限hA=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：表二：光下电压和光电流表三：光下电压和光电流表五：光下电压和光电流电流单位：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：由此作出频率-遏止电压图，用直线拟合：0.40.60.81.01.21.41.6U /V频率/Hz图七：频率-遏止电压图其中该直线的斜率k=h/e 。

光电效应测普朗克常量

光电效应测普朗克常量
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。

这个现象在物理学中被称为光电效应。

光电效应的发现对于量子力学的发展有着重要的意义，因为它揭示了光的粒子性质。

在光电效应中，金属表面所发射出的电子的动能与光的频率有关。

这个关系可以用普朗克常量来表示。

普朗克常量是一个基本的物理常量，它的数值为6.62607015×10^-34 J·s。

普朗克常量的大小决定了光的粒子性质，也决定了光电效应中电子的动能与光的频率之间的关系。

测量普朗克常量是一项非常重要的实验。

目前，有许多种方法可以用来测量普朗克常量，其中一种方法就是利用光电效应。

通过测量光的频率和电子的动能，可以计算出普朗克常量的数值。

在实验中，需要使用一些特殊的设备来测量光电效应。

其中最常用的设备是光电管。

光电管是一种可以将光能转化为电能的装置。

当光线照射到光电管的金属表面时，金属表面会发射出电子。

这些电子会被收集到光电管的阳极上，从而产生电流。

通过测量电流的大小和光的频率，可以计算出普朗克常量的数值。

光电效应是一种重要的物理现象，它揭示了光的粒子性质。

通过测量光电效应，可以计算出普朗克常量的数值。

这项实验对于量子力学的发展有着重要的意义。

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。

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量

实验五、光电效应测普朗克常量普朗克常量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。

光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。

激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，不论光的强度如何，都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关，与入射光的频率成正比4、光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子（延迟时间不超过910-秒），停止光照，即无光电子产生。

传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。

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。

实验目的1、通过实验理解爱因斯坦的光电子理论，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、并以测定普朗克常数。

实验仪器GD-3型光电效应实验仪（GD Ⅳ型光电效应实验仪）图1 光电效应实验仪实验原理1、光电效应理论：爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子：h εν= (1)212h mv W ν=+ (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程，其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功，对特定种类的金属来说，是常数。

光电效应测普朗克常量

光电效应测普朗克常量【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止电压；3、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解；4、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量h 。

【实验仪器】FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪(实验仪器的组成见图1)。

1、实验仪器构成：FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪由光电检测装置和测定仪主机两部分组成。

光电检测装置包括：光电管暗箱、汞灯灯箱、汞灯电源箱和导轨等。

2、实验主机为FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪，该测定试仪是主要包含微电流放大器和直流电压发生器两大部份组成的整体仪器。

3、光电管暗箱：安装有滤色片，光阑（可调节）、档光罩、光电管。

4、汞灯灯箱：安装有汞灯管、档光罩。

5、汞灯电源箱：箱内安装镇流器，提供点亮汞灯的电源。

图中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：按钮释放测量截止电位，按钮按下测量伏安特性； 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。

【实验原理】图2是用光电管进行光电实验，测量普朗克常数的实验原理图。

图1图2 实验原理图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，而是频率为ν的光以h ν为能量单位(光量子)的形式一份一份地向外辐射。

至于光电效应，是具有能量h ν的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个电子而造成的。

金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的逸出功W (或功函数)，电子就会从金属中逸出。

按照能量守恒原理有W m h m +=221υν （1）此式称为爱因斯坦方程。

光电效应测普朗克常量

1）交点法
制作过程中尽量防止阴极材料蒸发，实验前对光电管阳极
其伏安特性曲线与图8.2.1-2十分接近，因此曲线与U轴交点的电位差值近似等于遏止电位差
，此即交点法。
2）拐点法
8.2.1-3所示，此拐点的电位差即为遏止电位差。
调整并固定光源与光电管之间的距离。
365nm的滤色处电压为－3V，调整光源和光电管之间的距离，直到光
Av0，ν0称为红限。
1）和（2）可得：
Uehv
，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn）的单色光分别做光源时，就有
AUehv
1
AUehv
2
…………
AUehv
n
ijivvUUeh)( （3）
h，也可由ν-U直线
h。
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
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。
3）阳极没有光电效应，不会产生反向电流。
4）暗电流很小。
由于存在阳极光电效应所引起的反向电流
，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
U呈线性变化，因
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
Amvhv2
1 （2）
2）称为爱因斯坦光电效应方程。
ν呈线性关系，而与入射光的强度无关。
．光电效应有光电存在
当光的频率
vv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），
0.874 13 0.684 19 0.575

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。

光电效应测量普朗克常量

光电效应测量普朗克常量1. 引言光电效应是指在某些物质表面照射光线后，会发生电子的发射现象。

这一现象的研究在量子力学的发展中起到了重要的作用，而与之相关的普朗克常量则是量子力学中的基本常量之一。

本文将探讨如何通过测量光电效应来确定普朗克常量的值。

2. 光电效应的基本原理光电效应的基本原理可以用以下几个方面加以描述：2.1 光电效应的定义光电效应是指当光线照射在金属表面或半导体中时，电子从固体表面解离的现象。

在光电效应中，光子的能量被转化为电子的动能，并且只有当光子能量大于或等于某一临界频率时，光电效应才会发生。

2.2 光电效应的基本方程光电效应的基本方程可以表示为：E=ℎf−ϕ其中，E是电子的动能，ℎ是普朗克常量，f是光的频率，ϕ是材料的逸出功。

根据这个方程，可以看出只有当光的频率大于逸出功时，电子才能从固体表面解离，从而发生光电效应。

2.3 光电效应的测量方法测量光电效应一般可以通过下列步骤进行：1.准备一个光电效应实验装置，其中包括一个金属或半导体样品、一个光源、一个电磁波谱仪和一个电子能量分析器。

2.调节光源的频率，使其逐渐超过样品的临界频率。

3.同时测量逸出电子的动能和光源的频率，并记录数据。

4.根据光电效应的基本方程，计算普朗克常量的值。

3. 测量普朗克常量的重要性测量普朗克常量的值对于量子力学的发展具有重要的意义。

普朗克常量是定量描述量子效应的基本常数之一，它的测量结果直接反映了光电效应中电子-光子相互作用的本质。

此外，普朗克常量还与其他一些重要的物理常量（如电子电荷、光速等）有一定的关联性。

因此，测量普朗克常量可以帮助我们更好地理解和解释量子力学的各种现象。

4. 光电效应测量普朗克常量的实验流程下面将介绍一种常用的实验流程，用于测量普朗克常量：4.1 实验准备1.准备一个金属样品和一个光源。

常用的金属样品有铜、锌等。

2.确定金属样品的逸出功。

逸出功是指光子能量刚好等于金属中的电子克服金属束缚力的最小能量。

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目的：本实验通过光电效应法测量普朗克常量，了解光电效应的基本原理，并掌握实验步骤及数据处理方法。

实验原理：光电效应是指当光照射到物质表面时，若光的频率高于一定值，就能使物质从表面发射出电子。

根据光电效应的基本方程式E = hv - φ，其中E表示光子的能量，h为普朗克常量，v为光的频率，φ为逸出功。

通过测量逸出功和光子能量之间的关系，可以间接测量普朗克常量。

实验器材：1.高压电源：用于提供光电效应实验所需要的高压电2.高压电位器：用于调节高压电源的输出电压3.光电管：用于测量光电效应4.滤色片：分别用于筛选不同频率的光进行测量5.光强计：用于测量光的强度6.汞灯：用于提供实验所需的光源实验步骤：1.按照实验装置图连接实验仪器。

2.检查光电管是否正常工作，调节高压电位器，使光电管的工作电压适宜。

3.打开高压电源，观察光电管防护罩上光强计的读数，记录下此时的读数作为零点。

4.按照实验要求，使用滤色片对光进行筛选，记录下光的颜色和光强计的读数。

5.用高压电源逐渐增加工作电压，直到光电管产生较大的电流读数为止。

6.记录电流读数，并用光强计测量相应光的强度。

7.将光强计的读数减去零点，得到实际的光功率读数。

8.重复上述实验步骤，使用不同的光源和滤色片进行测量。

9.对实验数据进行处理，绘制出光强与光功率的关系图，通过图像的斜率求得普朗克常量。

实验结果及分析：根据实验数据绘制光强与光功率的关系图，从图像中求得斜率，代入实验公式中计算出普朗克常量的近似值。

实验误差及改进：1.光电效应受到许多因素的影响，如环境湿度、温度等，这些因素可能导致实验结果的误差。

可以在实验过程中控制好环境条件，提高实验的准确性。

2.光强计的读数误差也会对实验结果产生一定的影响。

可以使用多个光强计进行测量，取平均值来减小误差。

3.实验中使用的滤色片可能会有色彩偏差，导致实际测试的光功率与理论光功率之间存在一定的误差。

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-测定普朗克常量

系曲线。
3.小结:对实验中出现的问题进行讨论和分析。
将“伏安特性测试/截止电压测试”状态键为伏安特性测试状态。将“电流量程”选择开关置于10－10A并重新调零.
(1)将直径为2mm的光阑及波长435.8nm的滤光片插在光电管入射窗孔前;
(2)手动模式下测量伏安特性曲线，每2伏取一电压值，记录一电流值到表2中。
表2
I U AK关系
L 400mm
435.8n m
-1 1 3 5 7
U AK (V)
光阑
2mm
I (1010 A)
四、数据处理
1. 用作图法:在坐标纸上作出 Uc-v 关系曲线
求出普朗克常数h，并与公认值h0比较。
e 1.6021019C h0 6.6261034 J S
2. 根据表2的数据，在坐标纸上作出UAK -I关
(2) 测试仪调零：盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，“电流量程”选择置于所选档，旋转“电流调零” 旋钮使“电流表” 指示为零。按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。（注意：只在调换“电流量程”时仪器调零)
(3) 调整光路：先取下光电管暗箱遮光盖，将直径为2mm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）
2)光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。
3)光电效应的瞬时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，响应时间不超过10-9 秒（1ns）。
4)入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内由单位面积上逸出的光电子数目。

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。

光电效应测普朗克常量

光电效应测普朗克常量
[实验目的]
1、通过光电效应实验了解光的量子性；
2、测定不同频率入射光所对应的遏止电压Us；
3、验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常量。

[实验原理]
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。

对于一定的金属，当光波频率高于某一值时，金属一经照射，立即有光电子产生。

当光波频率低于该值时，无论光强多强，照射时间多长，都不会有光电子产生。

光电流是阴极在光照射下发射出的电子流，光电流的大小与入射光强成正比，光电流实际是在照射开始时立即产生，无需时间上的积累。

在阴阳极间加反向电压时，光源和阴极材料都对截止电压有影响，但光的强度对截止电压无影响，电子逸出金属表面的最大速度与光强无关。

当光传播时，显示出光的波动性，产生干涉、衍射、偏振等现象；当光和物体发生作用时，显示出粒子性。

图1光电效应实验原理图图2 光电流I-U关系曲线
图3 遏止电压U s与入射光频图4 入射光频率不同的I－U曲线率v之间的关系
图5 入射光强度不同的I－U曲线图6 暗电流及遏止电压的确定
[实验步骤]
1、观察光电效应现象。

2、测定不同频率入射光所对应的遏止电压Us。

3、计算普朗克常量。

4、截止频率的测定。

5、测量光电管的伏安特性曲线与光强的关系改变光阑（改变距离选做）。

[注意事项]
1.机器必须预热20分钟以上。

2.调零时，应卸下测试仪后面板微电流输入端。

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。

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 。