光电效应以及普朗克常数的测量
光电效应及普朗克常数的测定
2. 用零电流法测定h
将“电压”选择按键置于-2V~+0V档,“电流量程”选择 在10-13A档并重新调零。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,调节电压UAK,使得光电流I 为零,此时测试仪中显示的电压值即可认为是该入射光频率 对应的截止电压。重复测量4次,填入表1中。 依次更换其余四个滤光片(注意:一定要先盖上汞灯的遮光 盖再更换滤光片),测出各自对应的截止电压。
实验目的
1. 通过光电效应实验了解光的量子性。 2. 测量光电管的弱电流特性,找出不同光 频率下的截止电压。 3. 验证爱因斯坦方程,并由此求出普朗 克常数。
实验原理
在光的照射下,电子从金属表面逸出的现象,叫光 电效应。
K A
I
Im
G
- V +
R -E +
光电效应实验原理图
U 0
o
U AK
某一频率下,某一光强时
( U 0 )
30
435.8nm 光阑4mm
U AK (V)
I (1010 A)
五.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。 3. 实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖!
光电效应及普朗克常量测定实验报告
光电效应及普朗克常量测定实验报
告
光电效应及普朗克常量测定实验是一种体现物理学基本原理的实验,通过它我们可以更好地了解到光电效应和普朗克常量的实质。
该实验中,我们用了安装在光电效应仪上的波形表,并且安装校准后的细胞,以及安装完毕的开关,使得光电效应仪能够正常工作。
在实验中,我们将光电效应仪的图形表的扫描线定位到图形表上的零点位置,然后,我们将开关接通,使得细胞被照射,随之而来的是,细胞产生电势,由此,图形表上的扫描线也发生了相应的变化,由此,我们可以计算出细胞中电势的大小。
当我们将细胞中电势的大小结合普朗克常量h,光子数N,以及电荷q,我们就可以求出普朗克常量h,它是一个重要的物理量,它决定了物质与能量之间的转换。
实验中,我们还用了安装在光电效应仪上的电源,以便我们可以不断的测量细胞中的电势,通过对比,我们可以得出普朗克常量h的最终值。
通过本次实验,我们可以更好地了解光电效应以及普朗克常量的实质,以及它们之间的联系,这也正是本次实验的意义所在。
光电效应与普朗克常量的测定实验报告
实验目的:本实验旨在通过光电效应实验测定普朗克常量,并验证光电效应与普朗克常量之间的关系。
实验原理: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。
根据爱因斯坦的解释,光电效应可以用粒子模型解释,即光子(光的量子)与金属表面上的电子相互作用,使得电子获得足够的能量,从而克服金属表面的束缚力逸出。
普朗克常量(h)是描述光子的能量与频率之间关系的物理常数,它与光电效应中的电子动能和光的频率之间有关系,可以通过光电效应实验进行测定。
实验装置:光源:提供可调节的单色光源。
光电管:包括光敏阴极和阳极,用于测量光电子的电流。
电压源:用于给光电管提供适当的反向电压。
电流计:用于测量光电子的电流。
实验步骤:将光电管与电压源和电流计连接起来,确保电路正常。
调节光源的单色光频率,使其能够照射到光电管的光敏阴极上。
逐渐增加反向电压,直到观察到电流计指针发生明显变化。
记录此时的反向电压和光电管的电流值。
重复步骤3和步骤4,分别改变光源的频率和光强,记录对应的反向电压和电流值。
统计所得的数据,绘制反向电压和光电流的关系曲线。
根据实验数据和绘制的曲线,利用普朗克关系E = hf(E为光电子的动能,h为普朗克常量,f为光的频率),进行普朗克常量的测定。
实验结果与讨论:根据实验所得的反向电压和光电流的关系曲线,可以利用普朗克关系计算得到普朗克常量的数值。
在实验中应注意排除误差因素,如光强的变化、测量误差等,以提高实验结果的准确性。
结论:通过光电效应实验测定普朗克常量,并与理论值进行比较,验证了光电效应与普朗克常量之间的关系。
实验结果与理论值的接近程度可以评估实验的准确性,并对光电效应和普朗克常量的物理意义进行讨论。
需要注意的是,实验报告中还应包括实验装置的详细描述、数据记录、数据处理方法和结果分析等内容,以及可能的误差来源和改进措施。
这些信息可以根据具体的实验条件和要求进行适当调整和补充。
光电效应及普朗克常数测定
实验仪器
图三 整体结构图 1、汞灯电源 2、汞灯 3、滤光片 4、光阑 5、光电管 6、基准平台
实验步骤
一、调整仪器 (1)用专用电缆将微电流测量仪的输入接口与暗盒的输出接口连 接起来;将微电流测量仪的电压输出端插座与暗盒的电压输 入插座连接起来;将汞灯下侧的电线与限流器连接起来;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” 旋钮进行调零。每换一次量程,必须重新调零。 (3)实验仪在开机或改变电流量程后,都会自动进入调零状态。 调零时应将光电管暗箱电流输出端与实验仪微电流输入端断 开,旋转“调零”旋钮使电流指示为零,调节好后,将断开 的电缆连上,按“调零确认”键,系统进入03
实验目的
1、加深对光电效应和光的量子性的理解。 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
金属中的自由电子,在光的照射下吸收光能从金属表面逸 出的现象称为光电效应。
光电效应的基本实验事实为: 1、饱和光电流与光强成正比。 2、光电效应存在一个阈频率,当入射光的频率低于此值 时,无论光强如何,都无光电流产生。 3、光电子的初动能与光强无关,但与入射光的频率成正比。 4、光电效应是瞬时效应,一经光线入射,立即产生光电子。
实验原理
由于金属材料的逸出功Ws是金属材料的固 有属性,对于给定的基础材料Ws 为一个定 值,它与入射光的频率无关, 若令Ws= hυ0,υ0称为对应材料光电效应的 红限频率,或称阈频率。即具有红限频率的 光子的能量恰恰等于电子需要的逸出功,此 时的逸出电子没有多余的动能。 式(3)可改写成 Us=υ-=(υ-υ0 ) (4)
光电效应和普朗克常数的测定(最全)word资料
光电效应和普朗克常数的测定(最全)word资料光电效应和普朗克常数的测定[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 和逸出功W ,验证爱因斯坦光电方程。
[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AK U ,测量出光电流I 的大小,即可得出光电管的伏安特性曲线。
光电效应的基本实验事实如下:(1) 对应于某一频率,光电效应的AK I U -关系如图2所示。
从图中可见,对一定的频率,有一电压0U ,当0U U AK <<时,电流为零,这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ,被称为截止电压。
(2)0U U AK ≥后,I 迅速增加,然后趋于饱和,饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比。
(3)对于不同频率的光,其截止电压的值不同,如图3所示。
(4)作截止电0U 与频率v 的关系如图4所示。
0U 与v 成正比关系。
当入射光频率低于某极限值v 0(v 0随不同金属而异)时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电流产生。
(5)光电效应是瞬时效应。
即使入射光的强度非常微弱,只要频率大于v 0,在开始照射后立即有光电子产生,所经过的时间至多为10-9秒的数量级。
按照爱因斯坦的光量子理论,光能并不像电磁波理论所想象的那样,分布在波阵面上,而是集中在被称之为光子的微粒上,但这种微粒仍然保持着频率(或波长)的概念,频率为v 的光子具有能量E hv =,h 为普朗克常数。
当光子照射到金属表面上时,一次为金属中的电子全部吸收,而无需积累能量的时间。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力,余下的就变为电子离开金属表面后的动能,按照能量守恒原理,爱因斯坦提出了著图1实验 原理图图2同一频率,不同光强时光电管的伏安特性曲线图3不同频率时光电管的伏安特性曲图4截止电压U 与入射光频率v 的关系图名的光电效应方程:A m hv +=2021υ (1) 式中,A 为金属的逸出功,2021υm 为光电子获得的初始功能。
光电效应和普朗克常数的测量
光电效应与普朗克常数的测量【实验目的】1) 通过光电效应实验加深对光的量子性的认识; 2) 验证爱因斯坦方程,测定普朗克常数h ; 3) 测定光电管的伏安特性曲线. 【实验原理】光电效应是由赫兹在1887年首先发现的,这一发现对认识光的本质具有极其重要的意义.1905年,爱因斯坦从普朗克的能量子假设中得到启发,提出光量子的概念,成功地说明了光电效应的实验规律.1916年,密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电方程,测出的普朗克常数与普朗克按绝对黑体辐射定律中的计算值完全一致.爱因斯坦和密立根分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖.光电效应的应用极为广泛.用光电效应的原理制成的光电管、光电倍增管及光电池等各种光电器件,是光电自动控制、有声电影、电视录像、传真和电报等设备中不可缺少的器件.在光的照射下,从金属表面释放电子的现象称光电效应. 1.光电效应及其规律 光电效应的基本规律有:①饱和光电流:饱和光电流强度与入射光强度成正比;②存在截止频率:对某一种金属来说,只有当入射光的频率大于某一频率0v 时,电子才能从金属表面逸出,电路中才有光电流,这个频率0v 叫做截止频率——红限;③线性性:用不同频率的光照射金属K 的表面时,只要入射光的频率大于截止频率,截止电压与入射光频率具有线性关系.④瞬时性:无论入射光的强度如何,只要其频率大于截止频率,则当光照射到金属表面时,几乎立即就有光电流逸出(延迟时间约为10-9s ).2.爱因斯坦光子假说与光电效应方程1905年,爱因斯坦对光的本性提出了新的理论,认为光束可以看成是由微粒构成的粒子流,这些粒子流叫做光量子,简称光子.在真空中,光子以光速c 运动.一个频率为ν的光子具有能量νh ,h 为普朗克常数.按照光子理论,光电效应可解释如下:当金属中的一个自由电子从频率为ν的入射光中吸收一个光子后,就获得能量νh .如果νh 大于电子从金属表面逸出时所需的逸出功W ,这个电子就可从金属中逸出.根据能量守恒定律,应有212m h mv W ν=+ (1)图1 实验原理图 图2 I -U 特性曲线☆讲义阅后请放在实验台上,不要带走!☆式中212m mv 是光电子的最大初动能,上式称为爱因斯坦光电效应方程.爱因斯坦方程表明光电子的初动能与入射光的频率成线性关系.入射光的强度增加时,光子数也增多,因而单位时间内光电子数目也将随之增加,这就很自然地说明了光电子数与光的强度之间的正比关系.由方程(1),假定2102m mv =,得:0/W h ν=. 这表明频率为0ν(截止频率)的光子具有发射光电子的最小能量.如果光子频率低于0ν,不管光子数目多大,单个光子没有足够的能量去发射光电子,所以截止频率相当于电子所吸收的能量全部消耗于电子的逸出功时入射光的频率.3.普朗克常量的测量如图1表示实验装置的光电原理.单色光投射到光电管的阴极金属板K ,释放光电子(发生光电效应),A 是集电极(阳极).由光电子形成的光电流可以被微安表测量.在保持光照射不变的情况下,如果在AK 之间施加反向电压(集电极为负电位),光电子就会受到电场的阻挡作用,当反向电压足够大时,达到S U 光电流降到零,S U 就称做截止电压.不难理解,截止电压与光电子最大初动能间有如下关系212m S mv eU = (2) 即有0()S h W hU v v v e e e=-=- (3) 则测出不同频率ν的入射光所对应的截止电压S U ,由此可作~S U ν图线,由直线斜率e h /可求得普朗克常数h .由该直线与横轴的交点,可求出“红限”频率0ν.这就是密立根验证爱因斯坦光电效应方程的主要实验思想.实际测量的光电管伏安特性曲线存在某些干扰,主要有:(1)存在暗电流和本底电流:在完全没有光的照射下,由光电管阴极本身的电子热运动所产生的电流称为暗电流.由于外界各种漫反射光照射到光电管阴极所形成的电流称为本底电流.(2)存在阳极电流:光电管在制造和使用时,阳极不可避免地被阴极材料所沾染.在光的照射下,被沾染的阳极也会发射光电子并形成阳极电流,在光电管加反向电压时,该电流流向与阴极电流流向相反.由于上述原因,致使实测曲线光电流为零时所对应的电压并不是截止电压.确定截止电压,主要有两种办法:①交点法光电管阳极用逸出功较大的材料制作,制作过程中尽量防止阴极材料蒸发,实验前对光电管阳极通电,减少其上溅射的阴极材料,实验中避免入射光直接照射到阳极上,这样可使它的反向电流大大减少,因此曲线与U 轴交点的电位差值近似等于遏止电位差S U ,此即为交点法.②拐点法光电管阳极反向电流虽然较大,但在结构设计上,若使反向光电流能较快地饱和,则伏安特性曲线在反向电流进入饱和段后有着明显的拐点,因此测出拐点即测出了理论值S U .图4 存在反向电流的I-U 特性曲线【实验装置】光源(高压汞灯,可用谱线为365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 共五条强谱线)、滤光片、光电管暗盒、微电流测量仪、光电管工作电源【实验内容及步骤】1. 测试前准备:⑴接通测试仪及汞灯电源,预热约20min .盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖,将光电管与汞灯距离调整并保持在400mm 不变.注意:汞灯一旦开启,不要随意关闭!⑵测试仪调零:盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖,“电压”选择在“-2V ~+30V”档,“电流量程”选择在“1010A -”档,旋转“电流调零”旋钮使“电流表”指示为“000.0”.注意:每次调换“电流量程”,都应重新调零! 2. 测光电管的伏安特性曲线(AK IU 曲线)将“电压”选择按键置于“-2V ~ +30V”档,将“电流量程”选择开关置于“1010A -”或“1110A -”挡并重新调零,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.⑴从截止电压开始由低到高调节电压,直至30V (不高于30V ). 从截止电压到0V 区间,电压取值间隔为0.25V ; 从0V 到8V 区间,电压取值间隔为1.5V ; 从8V 到30V 区间,电压取值间隔为3V . 每取一电压值,记录数据.表一 400AK I U L mm -=关系435.8nm 光阑2mm AK ()U V11(10)I A -⨯435.8nm 光阑4mm AK ()U V11(10)I A -⨯546.1nm 光阑2mm AK ()U V11(10)I A -⨯546.1nm 光阑4mmAK ()U V11(10)I A -⨯注意:由于光电流会随光源、环境光以及时间的变化而变化,测量光电流时,选定AK U 后,应取光电流读数的平均值.为了使每个电流值都有三位有效数字,测量过程中须变换“电流量程”. ⑵换上直径为4mm 的光阑,重复步骤⑴.图5 实验装置⑶换上波长546.1nm 的滤光片,重复步骤⑴、⑵. 3. 验证光电管的饱和光电流m I 与入射光强P 成正比关系在AK U 为30V 时,选择“电流量程”使得电流值有三位有效数字,并重新调零.在同一入射频率,同一入射距离下,记录光阑直径分别为2mm 、4mm 、8mm 时对应的电流值于表中.表二 AK 30 400m I P U V L mm -==关系4. 普朗克常数的测量零电流法 将“电压”选择按键置于“-2V ~ +2V”档,“电流量程”选择在“1210A -”档并重新调零.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,调节电压AK U ,使得光电流I 为零,此时测试仪中显示的电压值即可认为是该入射光频率对应的截止电压.重复测量四次,填入表中.依次更换其余四个滤光片(注意:一定要先盖上汞灯的遮光盖再更换滤光片),测出各自对应的截止电压.补偿法 调节电压AK U 使电流为零后,保持AK U 不变,遮挡汞灯光源,此时测得的电流1I 为电压接近截止电压时的暗电流和本底电流.重新让汞灯照射光电管,调节电压AK U 使电流升至1I ,将此时对应的电压AK U 的绝对值作为截止电压S U .此法可以补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响.表三 4 400S U v mm L mm -Φ==关系光阑孔【数据处理】1.根据表一的数据在坐标纸上作AK I U 关系曲线.2.根据表三的数据在坐标纸上作SU v 直线,得出直线的斜率后求普朗克常数h ,与公认值340 6.62610h J s -=⨯⋅比较求相对误差.同时求红限频率0v .3.验证光电管的饱和光电流m I 与入射光强P 成正比关系. 【注意事项】1.汞灯关闭后,不要立即开启电源.必须待灯丝完全冷却后再开启,以延长汞灯寿命. 2.实验过程中注意随时盖上汞灯的遮光盖,一定要先盖上汞灯的遮光盖再更换滤光片. 3.实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖! 4.滤光片要保持清洁,禁止用手摸关系面.5.光电管不使用时,要断掉阳极与阴极之间的电压,防止意外光线照射,保护光电管. 【思考题】1.光电效应法测普朗克常数的依据是什么?2.加在光电管两端的电压为零时,光电流为什么不为零?3.什么叫光电效应?爱因斯坦提出的光电效应理论有哪些内容?4.说明光电效应与光频率、光强 、逸出功、截止电压、截止频率的关系,简述暗电流产生的原因及测量方法.5.在实验中,为什么在光电管暗盒子窗口上装小孔光阑?若改变光电管上的照度,对AK IU 曲线有何影响?。
2、光电效应及普朗克常数的测定
定量分析:
(1)改变距离为L=20.00cm,其它不变时,(要求具体处理计算过程)测得:
比较h值相差较小,故得出结论:说明光强的改变对普朗克常数的测定没有影响
(2)改变光澜孔直径,其它不变时,h是否会发生变化?
(3)实验中减少杂光的干扰时,h是否会发生变化?
(2)电流的原因:由于有暗电流、本底电流、反向电流的干扰,实际的截止电压应在电流为零时的反向电压与电流达到反向饱和拐点处对应的反向电压之间,不易准确找到,一般以前者或后者来近似代替,故会产生较大的误差。反向电流是由于在制造过程中光阴极物质溅射到阳极上,当光照射时,其行为与光阴极相似,致使在截止电压下获得一个反向电流,随着反向电压的增加,反向电流趋于饱和,这是因为在测量反向截止电压时,阴极是高电位,阳极是低电位,阳极是的阴极材料光电子在光电效应中的加速电场中所产生的反向电流就是在加上反向电压后总有0.2-0.4µΑ,(随频率的不同而异)的光电流的原因,实验得知随着反向电压增加到一定的值时(3.00V左右),这一电流就不在增加,所有阳极光电子都到了阴极。
遏止电压(取正值)——频率表格
波长(nm)
365
405
436
546
577
频率(x1014HZ)
8.22
7.41
6.88
5.49
5.20
截止电压(Us)
-2.08
-1.30
-1.17
-0.78
-0.45
截止电压Us—v图线
截止电压(纵坐标,单位:V)——频率(横坐标,单位:x1014HZ):
(6)数据计算过程
光阑孔直径Φ=10.00×10-3m;距离:L=27.13×10-2m
测量普朗克常数的方法
测量普朗克常数的方法
测量普朗克常数的方法有多种,下面列举几种常用的方法:
1. 光电效应法:利用光电效应原理,测量光子的能量与光电子的动能之间的关系,通过测量电子动能以及光子频率,可以反推出普朗克常数。
2. 满井法:利用黑体辐射定律,通过测量黑体辐射的强度与频率之间的关系,以及测量黑体温度,可以计算出普朗克常数。
3. 输运电子法:利用金属阻热电阻和金属阻府尔电阻之间的关系,测量电阻与温度的关系,通过测量金属电阻的变化可以计算出普朗克常数。
4. 气体阴极放电法:通过对气体阴极放电过程中的电流-电压特性曲线进行测量,可以计算出阴极电流阈值和普朗克常数之间的关系,从而测量普朗克常数。
上述方法中,使用光电效应和满井法是目前最常用的测量普朗克常数的方法。
光电效应及普朗克常数测定
THQPC-1型普朗克常数测定仪(光电效应实验仪)光电效应及普朗克常数测定前言量子论是近代物理的基础之一,而光电效应可以给量子论以直观、鲜明的物理图像,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。
普朗克常数(公认值h=6.62619×10-34J.s.)是自然科学中一个很重要的常数,它可以用光电效应法简单而又准确地求出,所以,进行光电效应实验并通过实验求取普朗克常数有助于学生理解量子理论和更好地认识h这个常数。
1887年H·赫兹在验证电磁波存在时意外发现,一束光照射到金属表面,会有电子从金属表面逸出,这个物理现象被称为光电效应。
1888年以后,W·哈耳瓦克期、A·T斯托列托夫、P·勒纳德等人对光电效应作了长时间地研究,并总结了光电效应的基本实验事实:(1)光电流与光强成正比;(2)光电效应存在一个截止频率,当入射光的频率低于某一阈值υ0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光,但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,停止光照,即无光电子产生。
一、实验目的1.通过对实验现象的观测与分析,了解光电效应的规律和光的量子性。
2.观测光电管的弱电流特性,找出不同光频率下的截止电压。
3.了解光的量子理论与波动理论,并验证爱因斯坦方程进而求出普朗克常数。
二、实验仪器1.THQPC-1型普朗克常数测定仪微电流测试仪;1THQPC-1型普朗克常数测定仪(光电效应实验仪)2.THQPC-1型普朗克常数测定仪测试台。
三、实验原理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,而是以hυ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hυ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。
光电效应普朗克常数实验报告
光电效应普朗克常数实验报告实验报告:光电效应与普朗克常数测定一、实验目的1.了解光电效应现象及其规律;2.掌握普朗克常数的测定方法;3.培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理光电效应是指光照射在物质表面上,使得物质表面的电子获得足够的能量跳出物体表面,形成光电流的现象。
其中,普朗克常数h可以通过光电效应实验测定。
普朗克常数是量子力学中的基本常量,是能量和频率的乘积,单位为J·s。
测定普朗克常数的实验方法之一就是利用光电效应现象。
三、实验步骤1.准备实验器材:光电效应实验装置(光源、光电池、可调节滤光片、电压表)、稳压电源、毫米尺、数据处理软件;2.打开电源,预热几分钟后,将光电池放置在实验装置的光路上,调整光电池的位置和角度,使得光电池能够正常工作;3.调节滤光片,使得光源发出的光照射在光电池上,观察并记录电压表的读数,此为光电池的开路电压;4.逐一调节滤光片,增加光源的频率,观察并记录每次电压表的读数;5.重复步骤4,共进行5组实验,每组实验需要测量至少5个数据;6.关闭电源,整理实验器材;7.利用数据处理软件,对实验数据进行处理和分析。
四、实验结果及分析1.数据记录:将每次实验的滤光片号码、电压表读数记录在表格中,如表所示:2.数据处理:利用数据处理软件,将电压表读数转换为光子能量值,并绘制光子能量与频率的曲线图;3.结果分析:观察并分析曲线图,可以发现光子能量与频率之间存在线性关系,即E=hν,其中E为光子能量,ν为频率,h为普朗克常数。
通过线性拟合得到斜率k即为h的估计值。
五、结论通过本次实验,我们了解了光电效应现象及其规律,掌握了普朗克常数的测定方法。
实验结果表明,普朗克常数h约为6.63x10^-34 J·s,与文献值相比误差在可接受范围内。
此次实验不仅提高了我们的实验操作能力和数据处理能力,还让我们对光电效应和量子力学有了更深入的了解。
光电效应和普朗克常数的测定
光电效应和普朗克常数的测定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,具有里程碑的意义。
自古以来,人们就试图解释光是什么,到17世纪,研究光的反射、折射、成像等规律的几何光学基本确立。
牛顿等人在研究几何光学现象的同时,根据光的直线传播性,认为光是一种微粒流,微粒从光源飞出来,在均匀物质内以力学规律作匀速直线运动。
微粒流学说很自然的解释了光的直线传播等性质,在17、18世纪的学术界占有主导地位,但在解释牛顿环等光的干涉现象时遇到了困难。
惠更斯等人在17世纪就提出了光的波动学说,认为光是以波的方式产生和传播的,但早期的波动理论缺乏数学基础,很不完善,没有得到重视。
19世纪初,托马斯.杨发展了惠更斯的波动理论,成功的解释了干涉现象,并提出了著名的杨氏双缝干涉实验,为波动学说提供了很好的证据。
1818年,年仅30岁的菲涅耳在法国科学院关于光的衍射问题的一次悬奖征文活动中,从光是横波的观点出发,圆满的解释了光的偏振,并以严密的数学推理,定量地计算了光通过圆孔、圆板等形状的障碍物所产生的衍射花纹,推出的结果与实验符合得很好,使评奖委员会大为叹服,荣获这一届的科学奖,波动学说逐步为人们所接受。
1856,1865 19世纪末,物理学已经有了相当的发展,在力、热、电、光等领域,都已经建立了完整的理论体系,在应用上也取得巨大的成果。
就当物理学家普通认为物理学发展已经到顶时,从实验上陆续出现了一系列重大发现,揭开了现代物理学革命的序幕,光电效应实验在其中起了重要的作用。
1887年赫兹在用两套电极做电磁波的发射与接收的实验中,发现当紫外光照射到接收电极的负极时,接收电极间更易于产生放电,赫兹的发现吸引许多人去做这方面的研究工作。
斯托列托夫发现负电极在光的照射下会放出带负电的粒子,形成光电流,光电流的大小与入射光强度成正比,光电流实际是在照射开始时立即产生,无需时间上的积累。
光电效应及普朗克常数的测定
光电效应及普朗克常数的测定一、实验目的1. 通过光电效应基本特性曲线的测量,加深对光的量子性的理解。
2. 验证爱因斯坦光电效应方程,并测定普朗克常数。
二、实验原理1.光电效应及其实验规律光电效应:当光照射到金属表面时,金属中有电子逸出的现象。
研究原理图如图 4.5.1。
当单色光入射到光电管阴极K时,阴极上会有(光)电子逸出。
部分光电子会到达阳极A,形成光电流。
通过改变外电场的大小和方向,以及选择不同频率的单色光入射,得到光电效应的实验规律:1.1 饱和光电流与入射光强成正比。
如图 4.5.2;1.2 当入射光的频率v<vo(截止频率)时,不论光的强度如何都没有光电子产生;1.3 光电子的初动能与入射光的频率成正比,与入射光强无关,;1.4 光电效应是瞬时发生的,与入射光强无关。
对于这些实验事实,经典的波动理论无法给出圆满的解释。
2.爱因斯坦光量子理论频率为v的光由能量为hv的粒子组成,这些粒子称为光子。
光入射到金属表面时,一个光子的能量通过碰撞立即被一个电子吸收,只要电子获得的能量足以克服金属对它的束缚能(即逸出功),即可瞬间产生光电效应。
根据能量转化与守恒定律,逸出电子的初动能与入射光频率和金属逸出功的关系为(4.5.1)(爱因斯坦光电效应方程)。
3.普朗克常数的测定U.如图4.5.2。
由(4.5.1)截止电压:使光电流为零而在光电管两端所加的反向电压S和截止电压与电子最大初动能的关系可得到截止电压与入射光频率的关系(4.5.2)显然,选择不同频率的光入射,测量相应的截止电压,得到两者的线性关系,由斜率和截距可得到普朗克常数和金属材料的逸出功。
4.截止电压的确定由于热电子发射、光电管极间漏电、本底电流及阳极产生的反向光电流等因素的影响,使实际测得的光电流曲线下移,故截止电压并非是电流为零时的电压,而是实测曲线两线性段之间的弯曲联接处,即截止电压对应的是曲线上反向电流部分斜率变化很大时的电压,如图4.5.3。
光电效应-测定普朗克常量
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。
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。
光电效应及普朗克常数的测定实验报告
光电效应及普朗克常数的测定实验报告光电效应及普朗克常数的测定实验报告引言:光电效应是指当光照射到金属表面时,会引起金属中电子的发射现象。
这一现象的发现和研究对于理解光的本质和量子理论的发展起到了重要的推动作用。
普朗克常数是描述光的粒子性质的一个重要物理常数,它是通过光电效应实验测定得到的。
本实验旨在通过测量光电效应的一些基本参数,来计算得到普朗克常数。
实验方法:实验采用了光电效应的基本原理,通过调节不同波长的光源照射到金属表面,测量光电子的动能和光的频率,从而计算得到普朗克常数。
实验装置主要包括光源、光电管、电压源和电流计。
实验步骤:1. 首先,将实验装置调整到合适的工作状态。
确保光源和光电管之间的距离适当,并调节电压源的输出电压。
2. 使用不同波长的光源照射到光电管上,记录下光电管的电流值和电压值。
3. 对于每个波长的光源,重复步骤2,记录多组数据,以提高测量的准确性。
4. 根据测得的数据,绘制光电子动能与光的频率之间的关系曲线。
5. 通过拟合曲线,计算得到普朗克常数。
实验结果与讨论:根据实验测得的数据,我们绘制了光电子动能与光的频率之间的关系曲线。
通过拟合曲线,我们得到了普朗克常数的近似值。
在实验中,我们发现光电子动能与光的频率之间存在着线性关系,这与光电效应的基本原理相符。
根据爱因斯坦的光量子假设,光的能量是由光子携带的,而光子的能量与光的频率成正比。
因此,光电子的动能与光的频率之间应该存在线性关系。
通过拟合曲线,我们得到了普朗克常数的近似值。
普朗克常数的精确值为6.62607015 × 10^-34 J·s。
通过实验测得的值与精确值的比较,可以评估实验的准确性和误差来源。
在实验中,可能存在的误差包括光源的波长测量误差、光电管的灵敏度误差以及测量仪器的误差等。
为了提高实验的准确性,我们可以采取一些措施,如使用更精确的仪器、增加数据的重复测量次数等。
结论:通过光电效应实验,我们成功测定了普朗克常数的近似值。
光电效应和普朗克常量的测定-实验报告
光电效应和普朗克常量的测定创建人:系统管理员总分:100实验目的了解光电效应的基本规律,学会用光电效应法测普朗克常量;测定并画出光电管的光电特性曲线。
实验仪器水银灯、滤光片、遮光片、光电管、光电效应参数测试仪。
实验原理光电效应:当光照射在物体上时,光子的能量一部分以热的形式被物体吸收,另一部分则转换为物体中一些电子的能量,是部分电子逃逸出物体表面。
这种现象称为光电效应。
爱因斯坦曾凭借其对光电效应的研究获得诺贝尔奖。
在光电效应现象中,光展示其粒子性。
光电效应装置:S为真空光电管。
内有电极板,A、K极板分别为阳极和阴极。
G为检流计(或灵敏电流表)。
无光照时,光电管内部断路,G中没有电流通过。
U为电压表,测量光电管端电压。
由于光电管相当于阻值很大的“电阻”,与其相比之下检流计的内阻基本忽略。
故检流计采用“内接法”。
用一波长较短(光子能量较大)的单色光束照射阴极板,会逸出光电子。
在电源产生的加速电场作用下向A 级定向移动,形成光电流。
显然,如按照图中连接方式,U 越大时,光电流I 势必越大。
于是,我们可以作出光电管的伏安特性曲线,U=I 曲线关系大致如下图:随着U 的增大,I 逐渐增加到饱和电流值IH 。
另一方面,随着U 的反向增大,当增大到一个遏制电位差Ua 时,I 恰好为零。
此时电子的动能在到达A 板时恰好耗尽。
光电子在从阴极逸出时具有初动能221mv ,当U=Ua 时,此初动能恰好等于其克服电场力所做的功。
即:||212a U e mv = 根据爱因斯坦的假设,每粒光子有能量hv =ε。
式中h 为普朗克常量,v 为入射光波频率。
物体表面的电子吸收了这个能量后,一部分消耗在克服物体固有的逸出功A 上,另一部分则转化为电子的动能,让其能够离开物体表面,成为光电子。
于是我们得到爱因斯坦的光电效应方程:A m hv +=2v 21 由此可知,光电子的初动能与入射光频率成线性关系,而与光强度无关。
(光强度只对单位时间内逸出物体表面的光电子的个数产生影响) 光电效应的光电阈值:红限:当入射光频率v 低于某一值0v 时,无论用多强的光照都不会发生光电效应。
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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 ),光谱响应范围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%。
三、实验原理1、 光电效应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,即E=h ν,当光子照射到金属表面上时,一次为金属中的电子全部吸收,而无需积累能量的时间。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力,余下的就变为电子离开金属表面后的动能,按照能量守恒原理,爱因斯坦提出了著名的光电效应方程:A m h +=2021υν (1) 式中,A 为金属的逸出功,2021υm 为光电子获得的初始动能,0υ为最大速度,m 为光电子的质量,ν为光的频率,h 为普朗克常数。
光电效应的实验原理如图3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。
ν1 ν2ν0ν图3 实验原理图图4同一频率,不同光强时光电管的伏安特性曲线图5不同频率时光电管的伏安特性曲线图6截止电压U 0与入射光频率ν的关系图图2 测试仪面板图光电效应的基本实验原理如下:(1)对于某一频率,光电效应的I-U AK 关系如图4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,也就是这个负电压产生的电势能完全抵消了由于吸收光子而从金属表面逸出的电子的动能。
这个相对于阴极的负值的阳极电压U 0,被称为截止电压。
(2)当U AK ≥U 0 后,电势能不足以抵消逸出电子的动能,从而组件产生电流I 。
I 迅速增加,然后趋于饱和,饱和光电流I M 的大小与入射光的强度P 成正比。
(3)对于不同频率的光,由于它们的光子能量不同,赋予逸出电子的动能不同。
显然,频率越高的光子,其产生逸出电子的能量也越高,所以截止电压的值也越高,如图5所示。
(4)作截止电压U 0与频率ν 的关系图如图6所示。
U 0与ν 成正比关系。
显然,当入射光频率低于某极限值ν0(ν0随不同金属而异)时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电流产生。
(5)光电效应是瞬时效应。
即使入射光的强度非常微弱,只要频率大于ν0,在开始照射后立即有光电子产生,所经过的时间至多为10-9秒的数量级。
说明:实际中,反向电流并不为零。
图4、图5中从零开始,是因为反向电流极小,仅为10-13~10-14数量级,所以在坐标上反映不出来。
由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流,直至阳极电位低于截止电压,光电流才为零,此时有关系:20012eU m υ=(2) 阳极电位高于截止电压后,随着阳极电位的升高,阳极对阴极发射的电子的收集作用越强,光电流随之上升;当阳极电压高到一定程度,已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极,再增加U AK 时I 不再变化,光电流出现饱和,饱和光电流I M 的大小与入射光的强度P 成正比。
光子的能量h ν0 <A 时,电子不能脱离金属,因而没有光电流产生。
产生光电效应的最低频率(截止频率)是ν0 =A/h 。
将(2)式代入(1)式可得:0eU h A ν=- (3)此式表明截止电压U 0是频率ν的线性函数,直线斜率k =h /e ,只要用实验方法得出不同的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数h 。
爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应规律。
2、影响准确测量截止电压的因素测量普朗克参数h 的关键是正确的测出截止电压U 0,但实际上由于光电管制作工艺等原因,给准确测定截止电压带来了一定的困难。
暗电流、本底电流和反向电流是对测量产生影响的主要因素。
(1)在无光照时,也会产生电流,称之为暗电流。
它是由阴极在常温下的热电子发射形成的热电流和封闭在暗盒里的光电管在外加电压下因管子阴极和阳极间绝缘电阻漏电而产生的漏电流两部分组成。
(2)本底电流是周围杂散光进入光电管所致。
(3)反向电流是由于制作光电管时阳极上往往溅有阴极材料,所以当光照射到阳极上和杂散光漫射到阳极上时,阳极上往往有光电子发射;此外,阴极发射的光电子也可能被阳极的表面反射。
当阳极A为负电势,阴极K为正电势时,对阴极K上发射的光电子而言起减速作用,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发射岀的光电子也到达阴极K,形成反向电流。
由于上述原因,实测的光电光伏安特性曲线与理想曲线有区别。
暗电流图5 光电流曲线分析四、实验内容1.分别测量高压汞灯波长为365.0、404.7、435.8、546.1、546.1nm的单色光所对应电流小于0时的电压电流约15组对应点。
2.做出每种光所对应电流的伏安特性曲线,确定各自得截止电压,并计算普朗克常量。
五、实验步骤1、测试前准备(1)将测试仪和汞灯电源接通,预热20分钟。
(2)把汞灯盒遮光盖盖上,将光电管暗盒的光阑选择圈调整到任意两个光阑的中间位置,以此遮住光电管。
将汞灯暗盒光输出口对准光电管暗盒光输入口,调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。
(3)用专用连接线将光电管暗盒电压输入端与测试仪电压输出端(后面板上)连接起来(红—红,蓝—蓝)。
(4)调零:将“电流量程”选择开关置于所选档位,仪器在充分预热后,进行测试前调零。
调零时,将“调零/测量”切换开关切换到“调零”档位,旋转“电流调零”旋钮使电流指示为“000.0”。
调节好后,将“调零/测量”切换开关切换到“测量”档位。
(4)用高频匹配电缆将光电管暗盒电流输出端K与测试仪微电流输入端(后面板上)连接起来。
注意:在进行每一组实验前,必须按照上面的调零方法进行调零,否则会影响实验精度。
2、测普朗克常数h(1)将电压选择按键置于-2V~0V档;将“电流量程”选择开关置于10-13A档,将测试仪电流输入电缆断开,调零后重新接上;旋转光阑选择圈的“Φ4”光阑及滤色片选择圈的“365”滤色片到“↓”下方,打开汞灯暗盒遮光盖开始实验。
(2)从低到高调节电压,用“零电流法”或“补偿法”测量该波长对应的U0,并将数据记于表6中。
(3)旋转滤色片选择圈,依次换404.7nm,435.8nm,546.1nm,577.0nm的滤色片,重复以上测量步骤。
3、测光电管的伏安特性曲线将电压选择按键置于-2V—+30V档;选择合适的“电流量程”档位(建议选择10-11A 档);将测试仪电流输入电缆断开,调零后重新接上。
旋转光阑选择圈的“Φ2”光阑及滤色片选择圈的“436”滤色片到“↓”下方,打开汞灯暗盒遮光盖开始实验。
a.从低到高调节电压,记录电流从零到非零点所对应的电压值作为第一组数据,以后电压每变化一定值记录一组数据到表7中。
旋转光阑选择圈和滤色片选择圈,将“Φ4”光阑及“546”滤色片调到“↓”下方,,重复a测量步骤。
用表7数据在坐标纸上作对应于以上两种波长及光强的伏安特性曲线。
4、整理仪器六、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,严禁让汞灯光不经过滤光片直接入射光电管窗口。
3.实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖!4.汞灯光源必须充分预热(20分钟以上)。
七、数据记录表 7 I —U AK 关系L= mm Φ= mm八、数据处理由于本仪器的特点,在测量各谱线的截止电压U 0时,可不用难于操作的“拐点法”,而用“零电流法”或“补偿法”。
零电流法是直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压U AK 的绝对值作为截止电压U 0。
此法的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小,用零电流法测得的截止电压与真实值相差很小。
且各谱线的截止电压都相差ΔU 对U 0-ν 曲线的斜率无大的影响,因此对h 的测量不会产生大的影响。
补偿法是调节电压U AK 使电流为零后,保持U AK 不变,遮挡汞灯光源,此时测得的电流I 1为电压接近截止电压时的暗电流和本底电流。
重新让汞灯照射光电管,调节电压U AK 使电流值至I 1,将此时对应的电压U AK 的绝对值作为截止电压U 0。
此法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响。
可用以下三种方法之一处理表 1的实验数据,得出U 0—ν直线的斜率k 。
a.根据线性回归理论,U 0—ν直线的斜率k 的最佳拟合值为:0022ννννU U k ⋅-⋅=-其中:∑==ni i n 1ν1ν表示频率ν的平均值 ∑==n i i n 122ν1ν表示频率ν的平方的平均值∑==ni i U n U 1001表示截止电压U 0的平均值∑=⋅=⋅ni i i U n U 100ν1ν表示频率ν与截止电压U 0的乘积的平均值b.根据k =000m nνννm nU U U ∆-=∆-,可用逐差法从表 1相邻四组数据中求出两个K ,将其平均值作为所求斜率k 的数值。