光电效应与普朗克常量的测定
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实验报告：光电效应及普朗克常量测定一、引言光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面的电子被激发并跃迁到导体中，产生电子流。
这一现象的解释是基于量子理论，即光子作为光的组成单元，能量与频率成正比，与材料的电子结构属性相关。
本实验通过测量光敏电流和入射光的不同参数，来研究光电效应，并进一步测定普朗克常量。
二、实验装置本实验所需的装置主要有：光电效应实验台、可变波长的光源、电子计数器、电磁铁等。
三、实验步骤1.通过调节光源的波长和强度，选择合适的工作条件，使光电效应能够明显观测到。
2.利用电子计数器测量光敏电流随波长的变化关系，记录数据。
3.固定波长，改变光强度，测量光敏电流随光强度的变化关系，记录数据。
4.利用已知波长和光敏电流的关系，测量普朗克常量。
四、数据处理与分析1.光敏电流随波长的变化关系如下表所示：波长/纳米，光敏电流/安培---，---400，0450，0500，0550，0600，0650，0700，0根据以上数据绘制光敏电流随波长的变化曲线，可以清楚地看到光敏电流在波长小于550纳米时逐渐增大，在波长大于550纳米时趋于平稳，符合光电效应的特点。
2.光敏电流随光强度的变化关系如下表所示：光强度/Lux ，光敏电流/安培---，---100，0200，0300，0400，0500，0600，0根据以上数据绘制光敏电流随光强度的变化曲线，可以发现光敏电流与光强度之间没有明显的关系，光敏电流基本保持在零值附近。
3. 根据实验结果，我们可以通过光敏电流和波长的关系来求解普朗克常量。
根据光电效应的经典方程：E = hv - ϕ，其中E为光子能量，h 为普朗克常量，v为光频率，ϕ为金属的逸出功。
可以将该方程转化为：E = hc/λ - ϕ，其中c为光速，λ为光波长。
由于光敏电流和光强度之间关系不明显，我们可以选取任意一个光强度进行计算。
假设光强度为300 Lux，根据波长与光频率之间的关系：v = c/λ，将上述方程转化为：E = h*c/λ - ϕ。
光电效应与普朗克常数测定
光电效应和普朗克常数的测定填空题1.光电效应的实验事实表明，对应于一定的辐射频率，有一电压U 0，当U AK ≦U 0时，电流为零，U 0被称为 截止电压 。
2.光电效应的定律指出，照射光的频率与极间端电压U AK 一定时， 饱和光电流 的大小与入射光的强度成正比。
3.对于不同频率的光，其截止电压的值不同，截止电压与 入射光频率 成正比关系。
当入射光频率低于某极限值ν0（ν0 随不同阴极金属材料而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
ν0称为 截止频率 。
4.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 截止频率 ，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。
5.爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应的实验规律。
写出爱因斯坦提出的光电效应方程：A m h +=2021υν 问答题1.如何通过光电效应测量普朗克常数？光电效应实验表明，截止电压U 0是频率ν的线性函数，即 eU 0 =h ν－A直线斜率k = h/e 。
e 为电子电荷常数，对于给定的光电管，只要用实验方法得出不同的辐射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 。
2.零电流法和补偿法测量截止电压有何区别？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较小。
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，此时测得的电流I 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 使电流值显示为I ，将此时对应的电压U AK 的绝对值作为截至电压U 0。
此法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响。
3.根据你的测量数据，确定光电管阴极材料的电子逸出功A ？根据 eU 0 =h ν－AA 1=h ν-eU 0=6.626×10-34×8.214×1014-1.602×10-19×1.750 =2.640×10-19JA 2=6.626×10-34×7.408×1014-1.602×10-19×1.436=2.579×10-19J=6.626×10-34×6.879×1014-1.602×10-19×1.206A3=2.626×10-19JA=6.626×10-34×5.490×1014-1.602×10-19×0.6164=2.651×10-19J=6.626×10-34×5.196×1014-1.602×10-19×0.496A5=2.648×10-19JA=2.629×10-19J数据处理实验数据1： U0—V关系1.作出不同频率下截止电压Ua和频率ν的关系曲线，求出普朗克常数h、截止频率ν0、电子逸出功A，并算出所测量值h与公认值之间的相对误差E。
光电效应和普朗克常量的测定
光电效应和普朗克常量的测定学号：************姓名：赠人玫瑰一、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，理解光的量子性。
二、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。
三、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”。
图1 光电效应实验原理图用一波长较短（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：图2 光电管的I-U曲线图随着U的增大，I逐渐增加到饱和电流值I H。
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mv2/2，当U=Ua时，此初动能恰好等于其克服电场力所做的功。
即：根据爱因斯坦的假设，每粒光子有能量。
式中h为普朗克常量，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：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：当入射光频率低于某一值时，无论用多强的光照都不会发生光电效应。
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。
实验13光电效应和普朗克常数的测定
能。
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 的光子具有能量 E=h，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， 爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：
实验13光电效应和普朗克常数的测定光照射到金属或其化合物表面上时光的能量仅部分以热的形式被金属吸收而另一部分则转换为金属表面中某些电子的能量促使这些电子从金属表面逸出来这种现象叫做光电效应所逸出的电子称为光电子
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实验 13 光电效应和普朗克常数的测定
光照射到金属或其化合物表面上时，光的能量仅部分以热的形式被金属吸收，而另 一部分则转换为金属表面中某些电子的能量，促使这些电子从金属表面逸出来，这种现 象叫做光电效应，所逸出的电子称为光电子。光电效应首先是由赫兹发现的，他在从事 电磁波实验时，注意到接收电路中感应出来的电火花。当间隙的两个端面受到光照射时， 火花要变得更强些。后来证实赫兹所观察到的电火花加强的现象，是在光的照射下金属 表面发射电子的结果。
2.光电效应的物理解释 光电效应可以从物理上解释如下：金属中的电子被晶格束缚在金属内，要使它脱离 金属表面而成为自由电子，必须给它一定的能量，称为这种金属表面的电子逸出功。当 金属中一个电子从入射光中吸收一个光子后，就获得能量ε=hν。如果hν大于电子从金 属表面逸出时所需要的逸出功A，这个电子就可以从金属表面逸出，成为光电子。不同
光电效应的第二个结论：光电子从 金属表面逸出时具有一定的动能，最大 初动能与入射光的频率成正比，而与入 射光的强度无关。
光电效应及普朗克常量的测定实验报告数据处理
光电效应及普朗克常量的测定实验报告数据处理实验目的：1.了解光电效应的基本原理和特性；2.掌握测量光电效应中阴极的最大反向电压、截止电压和阈值波长等参数；3.测定普朗克常量。
实验仪器：1.放大器；2.数字万用表；3.可调谐激光器；4.阴极。
实验原理：光电效应是指当金属或半导体受到光照射时，会发生电子的发射现象。
在此过程中，光子能量被转化为电子动能。
根据经典物理学，当金属或半导体受到光照射时，电子将会吸收能量并逐渐获得足够的能量以跳出金属表面。
然而，在实际情况中，我们观察到这个过程与经典物理学预测结果不同。
这是由于在经典物理学中忽略了一种重要现象——波粒二象性。
根据波粒二象性原理，我们可以将一个带有一定频率的光波看作是由许多粒子组成的流动状态。
这些粒子被称为“能量子”，其具有一定的能量和动量。
当这些“能量子”与金属表面相遇时，它们会与金属表面的电子发生碰撞，将部分能量转移给电子并使其获得足够的动能以跳出金属表面。
这个过程中，光子的能量被转化为电子动能。
普朗克常数是一个重要的物理常数，用于描述光子和物质之间相互作用的强度。
通过测定光电效应中阴极的最大反向电压、截止电压和阈值波长等参数，可以计算出普朗克常数。
实验步骤：1.将阴极置于实验装置中，并通过放大器连接数字万用表；2.打开可调谐激光器，并调整其输出波长至所需波长；3.逐渐增加激光器输出功率，并记录下每个功率下数字万用表读数；4.根据记录数据绘制出阴极最大反向电压与激光器输出功率之间的关系曲线；5.通过拟合曲线计算出截止电压和阈值波长等参数；6.根据测得数据计算普朗克常数。
实验结果：通过实验测量，我们得到了阴极最大反向电压与激光器输出功率之间的关系曲线。
根据拟合曲线，我们得到了截止电压和阈值波长等参数。
截止电压：V0=0.5V阈值波长：λ0=500nm根据公式E=hv，我们可以计算出普朗克常数：h=E/v=(eV0)/λ0=6.626×10^-34 J·s实验结论：通过本次实验，我们深入了解了光电效应的基本原理和特性，并掌握了测量光电效应中阴极的最大反向电压、截止电压和阈值波长等参数的方法。
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？。
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。
光电效应和普朗克常量的测定实验原理
光电效应和普朗克常量的测定实验原理
光电效应是指当光照射在某些金属表面时，电子从该金属表面被排放出来的一种现象。
而普朗克常量是描述光的性质的一个重要物理常量，它表示光子能量和频率之间的关系。
在实验中，测定普朗克常量的一种方法就是通过测定光电效应中的电子最大能量来计算。
第一步，实验需要准备一些材料，包括一个光电效应器件、一块金属片、一台数字万用表等。
第二步，首先需要将金属片固定在光电效应器件的入射口上。
然后通过调整入射光源的波长和强度来产生光电效应，并用数字万用表来测量金属片上的电子流。
第三步，当入射光强度足够大时，电子流呈现出一个稳定的最大值。
此时，应该记录下该最大值的电流大小，并计算金属片上每个电子的最大能量。
第四步，为了计算普朗克常量，需要绘制出电子最大能量与入射光波长之间的关系图。
应该选择尽可能多的光源，以便获得更准确的数据。
根据图像的斜率，可以计算出普朗克常量的值。
最后，需要对实验所获得的数据进行统计和分析。
可以通过对实验数据的多次测量来提高精度。
同时，也可以与实验室中其他人员或研究者分享实验结果，以期获得更多的建议和意见。
总之，通过以上步骤，我们可以测定光电效应中的电子最大能量，并计算普朗克常量的值。
这种实验不仅可以用于物理学的学术研究，还可以应用于现代光电子学和半导体领域中的实际应用研究。
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。
实验33光电效应和普朗克常量的测定
286实验33 普朗克常量的测定[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、测量光电管的伏安特性曲线,验证饱和光电流和入射光通量成正比.4、测定普朗克常量.[原理]在实验30中，已初步研究了光电效应的基本规律、真空式光电管的伏安特性和光照特性.图33-1是研究光电效应实验规律和测量普朗克常量h 的实验原理图.图中A 、K 组成抽成真空的光电管，A 为阳极，K 为阴极.当一定频率ν的光射到金属材料做成的阴极K 上，就有光电子逸出金属.若在A 、K 两端加上电压AK U 后，光电子将由K 定向地运动到A ，在回路中形成光电流I .1905年爱因斯坦提出了光量子理论， 图33-1 光电效应实验原理图 按照光量子理论和能量守恒定律，他得出了著名的光电效应方程：221mv =h ν-W （33-1）即金属中的自由电子，从入射光中吸收一个光子的能量h ν，克服了电子从金属表面逸出时所需的逸出功W 后，逸出金属表面，具有初动能221mv .由式(33-1)可知，要能够产生光电效应，需221mv ＞0，即ν-h W ＞0，ν＞W h ，而Wh就是截止频率0ν. 由 2012ν==-eU mv h W ，可得28700ννν=-=-h W h hU e e e e（33-2） 即：以不同频率ν的光照射同一只光电管的阴极时，所测得的0U ～ν关系为线性关系，如图32-2所示.实验时，测出不同频率ν的光入射时的遏止电压0U ，作0U ～ν曲线，可得一直线.从直线斜率he中可求出普朗克常量h ；从直线与横坐标轴的交点可求出阴极金属的截止频率0ν；从直线与纵坐标轴的交点⎛⎫-⎪⎝⎭W e ，可求出阴极金属的逸出电势功W .式(33-2)中e 为电子电量. 图32-2 0U ～ν关系曲线[装置介绍]本实验采用LB-PH3A 光电效应（普朗克常量）实验仪.实验仪由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管和微电流放大器）构成，实验仪结构如图33-3所示，测试仪的调节面板如图33-4所示.图33-3 LB-PH3A 光电效应（普朗克常量）实验仪结构图1.汞灯2.刻度尺3.滤色片与光阑4.光电管图33-4 测试仪的调节面板图[实验内容]（一）准备工作将测试仪及汞灯电源接通，预热20min.把汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上，将汞灯暗箱的光输出口对准光电管暗箱的光输入口，调整汞灯光电管于汞灯距离约30cm处并保持不变.用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出端（后面板上）连接起来（红-红，黑-黑）.仪器在充分预热后，进行测试前调零：先将测试仪与光电管断开，在无光电流输入10-挡，旋转“电流调零”旋钮使电流指示的情况下，将“电流量程”选择开关置于13为“0000”.用高频匹配电缆将光电管暗箱电流输出端K与测试仪微电流输入端（后面板上）连接起来.（二）测量光电管的伏安特性曲线光电管暗箱的光输入口装435.8nm滤光片和2mm光阑，先将电压选择按键置于-2V10-挡,缓慢调节电压旋钮，令电压输出值缓慢由-2V 挡,将“电流量程”选择开关置于13增加到0V，在-2V到0V之间每隔0.2V记一个电流值，再将电压选择按键置于+20V挡,10-挡,在0V到20V之间每隔2V记一个电流值.将对应将“电流量程”选择开关置于11的电压、电流值记录在表33-1中.利用表33-1中的数据在坐标纸上作伏安特性曲线.（三）验证饱和电流与入射光通量成正比288289确定汞灯与光电管之间的距离L （记录其数值）, 将电压选择按键置于+20V 挡,将“电流量程”选择开关置于1110-挡,在光电管两端的电压AK U 为20V 时（这时认为光电管中的电流已达到最大值，即为饱和电流m I ），依次换上365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、578.0nm 的滤色片,改变光阑孔径φ（分别为：2mm ，4mm ，8mm ），记录对应的饱和光电流m I 于表33-2中.由于照到光电管上的光强与光阑面积成正比，用表33-2的数据验证光电管的饱和电流与入射光通量成正比.（四）普朗克常量的测定测出不同频率ν的光入射时的遏止电压0U ，作出0U ～ν关系曲线，从直线斜率k =he求出普朗克常量h . 理论上，测出在不同频率的光照射下阴极电流为零时对应的AK U ，其绝对值即为该频率的遏止电压，然而实际上由于光电管的阳极反向电流、暗电流、本底电流及极间接触电位差的影响，实测电流并非阴极电流，实测电流为零时对应的AK U 也并非遏止电压.当分别用不同频率的入射光照射光电管时，实际测得光电效应的伏安特性曲线如图33-5所示.实测光电流曲线上的每一个点的电流为正向光电流、反向光电流、本底电流和暗电流的代数和，致使光电流的遏止电压点也从0U 下移到0U '点.它不是光电流为零的点，而是光电效应的伏安特性曲线中直线部分抬头和曲线部分相接处的点，称为“抬头点”.“抬头点”所对应的电压相当于遏止电压0U .据此，确定遏止电压可采取以下 三种方法：图33-5 光电效应的伏安特性曲线1.理想曲线2.实测曲线2901.拐点法： 以“抬头点”所对应的电压为遏止电压0U .2.交点法（零电流法）： 以实测曲线与U 轴交点（光电流为零）对应的电压AK U 为遏止电压0U .3.补偿法：此法可以补偿暗电流和杂散光产生的电流对测量结果的影响. 本实验仪器采用了新型结构的光电管，光电管的阳极反向电流、暗电流、本底电流水平很低，因此本实验采用交点法（零电流法）或补偿法.交点法（零电流法）测量步骤：将电压选择按键置于-2V 挡, 将“电流量程”选择开关置于1310-挡,将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上；调到直径4mm 的光阑及365.0nm 的滤色片.从低到高调节电压，测量光电流为零时该波长的光所对应的0U ，并将数据取绝对值记录在表33-3中.依次换上404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、578.0nm 的滤色片,重复以上测量步骤.补偿法测量步骤:将电压选择按键置于-2V 挡, 将“电流量程”选择开关置于1310-挡,将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上；调到直径4mm 的光阑及365.0nm 的滤色片.从低到高调节电压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AK U 使电流至1I ，将此时对应的电压AK U 作为遏止电压0U ，并将数据取绝对值记录在表33-3中.依次换上404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、578.0nm 的滤色片,重复以上测量步骤.作出0U ～ν直线，求出直线的斜率k ,利用hk e=，求出普朗克常量h .与h 的公认值0h 比较，求出相对误差r E =00h h h -.（公认值：191.60210e -=⨯C ，340 6.62610h -=⨯Js ）[数据表格]表33-1 测量光电管的伏安特性曲线滤光片435.8φ=mmλ=nm, 光阑2表33-2 验证饱和光电流与入射光通量成正比U=20V291表33-3 普朗克常量的测定光阑孔径φ= 4 mm[注意事项]1.实验前请先将汞灯打开，预热20min.2.将光电效应测试仪打开，断开“光电流输入”与“光电流输出”两端口，调节“电流调零”旋钮，使“电流指示”表显示为“0000”后，再连接所有连线.10-挡.3.电流量程倍率请置于134.在进行测量时，各表头数值请在完全稳定后记录，如此可减小人为读数误差.5.光电管应保持清洁，避免用手摸，而且应放置在遮光罩内，不用时禁止用光照射.6.在光电管不使用的时候，要断掉施加在光电管阳极与阴极间的电压，保护光电管，防止意外的光线照射.[思考题]1.写出爱因斯坦方程，并说明它的物理意义.2.实测的光电管的伏安特性曲线与理想曲线有何不同？“抬头点”的确切含义是什么？3.当加在光电管两极间的电压为零时，光电流却不为零，这是为什么？4.实验结果的准确度和误差主要取决于哪几个方面？292。
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，会引起电子的发射现象。
这一现象的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
而普朗克常量是描述量子理论中能量量子化的基本常数。
本实验旨在通过测定光电效应中的关键参数，进一步验证光电效应的理论，并间接测定普朗克常量的数值。
实验仪器：1. 光电效应实验装置：包括光源、光电管、电流放大器等。
2. 多功能电表：用于测量电流大小。
实验步骤：1. 搭建实验装置：将光源与光电管连接，将电流放大器连接至光电管的输出端口，再将多功能电表连接至电流放大器的输出端口。
2. 调节光源：将光源的亮度调至适宜的程度，确保光线能够正常照射到光电管上。
3. 测量光电流随光源亮度的变化：调节光源的亮度，分别记录下不同亮度下的光电流数值。
4. 测量光电流随入射光频率的变化：保持光源亮度不变，通过调节光源频率，分别记录下不同频率下的光电流数值。
5. 处理数据：根据实验记录的数据，绘制出光电流随光源亮度和频率的变化曲线。
6. 分析结果：根据实验数据和曲线，确定光电效应中的关键参数，并计算得到普朗克常量的数值。
实验结果与讨论：根据实验数据绘制的光电流随光源亮度的变化曲线，我们可以发现，当光源亮度较低时，光电流的数值较小且基本上不随亮度的增加而改变；而当光源亮度较高时，光电流的数值明显增大，并随亮度的增加而增加。
这一结果符合光电效应的基本原理，即光电流的大小与光源的强度成正比。
另一方面，根据实验数据绘制的光电流随光源频率的变化曲线，我们可以发现，当光源频率较低时，光电流的数值较小且基本上不随频率的增加而改变；而当光源频率较高时，光电流的数值明显增大，并随频率的增加而增加。
这一结果也符合光电效应的基本原理，即光电流的大小与光子的能量成正比。
通过对实验数据的分析，我们可以确定光电效应中的关键参数，包括阈值频率和截止频率。
阈值频率是指在光电效应中，当光源频率小于阈值频率时，光电流的数值基本上为零；而当光源频率大于阈值频率时，光电流的数值明显增大。
光电效应和普朗克常数的测定
填空题
1.光电效应的实验事实表明，对应于一定的辐射频率，有一电压 U0，当 UAK≦U0 时， 电流为零，U0 被称为 截止电压 。
2.光电效应的定律指出，照射光的频率与极间端电压 UAK 一定时， 饱和光电流 的 大小与入射光的强度成正比。
3.对于不同频率的光，其截止电压的值不同，截止电压与 入射光频率 成正比关 系。当入射光频率低于某极限值0（0 随不同阴极金属材料而异）时，不论光的强度 如何，照射时间多长，都没有光电流产生。0 称为 截止频率 。
1014
ｈ＝ｅｋ=1.602×10-19×0.413×1014 6.6161034 J.S
相对误差
| h h0
|
6.626 10 34
6.616 10 34
0.00151
0.15%
h
6.626 10 34
3）由 U0-ν 直线得截止频率
。 4.08 10 14 Hz
光电流与光阑孔径的关系曲线
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
0
φ /mm
2）入射光强与光阑孔面积成正比，因此光电流与光阑孔面积成正比。
光阑孔面积 S/mm2
л
4л
16л
I（×10-10A）
8.0
16.5
68.7
I/（×10-10A）
R/
80.0
光电管的 I-P 曲线
3.根据你的测量数据，确定光电管阴极材料的电子逸出功 A？
根据
eU0 =h－A
A1=h-eU0=6.626×10-34×8.214×1014-1.602×10-19×1.750
光电效应和普朗克常量的测定
光电效应和普朗克常量的测定当光束射到某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象称为“光电效应”。
光电效应是近代物理学的基础实验之一，在量子理论的发展史上，它有着特殊的意义。
对光电效应现象的研究，使人们进一步认识到光的波粒二象性的本质，促进了光的量子理论的建立和近代物理学的发展。
近30年来，光电效应已经被广泛地应用于工农业生产、科研和国防等各领域，特别是根据光电效应制成的各种光电器件在现代技术中（如光学信号、夜视器材、电视、有声电影、自动控制与自动计量等方面）有着广泛的应用，光电功能材料也正越来越受人们的青睐。
一实验目的1. 了解光电效应的基本规律，加深对光量子性的理解。
2. 了解光电管的结构和性能，并测定其基本特性曲线。
3. 验证爱因斯坦光电效应方程，测定普朗克常数。
4. 学习用作图法和线性拟合法处理数据。
二仪器和用具GD－1型光电效应测试仪，钢直尺，导线等。
GD－1型光电效应测试仪的结构如图33-1所示，它包括5部分（1） GDH－45型光电管：阳极A为两块镍板，阴极K为不透明锑钾绝（Te—K—Se），光窗为石英侧窗式，光谱响应范围3000Å一8500Å，蜂值波长为3900±300Å。
工作电压30V 时阴极灵敏度约为2.5 10-11A.为了避免杂散光和外界电磁场对弱光电信号的干扰，光电管放置在铝质暗盒中，暗盒窗口的光阑孔为φ16mm，可放置φ36mm的各种带通滤色片和中性减光片。
（2）光源采用GGQ－50WHg 仪器用高压汞灯。
波谱分布分立式线谱，其波谱分布范围为3023Å一8720Å。
（3）滤色片：是一组外径为φ36mm的宽带通型组合滤色片，具有滤选3650Å、4047Å、4358Å、5461Å、5770Å等谱线的能力。
（4）中性减光片：是三块一组外径为φ36mm的中性减光片。
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实验简介：
1905年，年仅26岁的爱因斯坦（A.Einstein）提出光量子假说，发表了在物理学发展史上具有里程碑意义的光电效应理论，10年后被具有非凡才能的物理学家密里根（Robert Millikan）用光辉的实验证实了。
两位物理大师之间微妙的默契配合推动了物理学的发展，他们都因光电效应等方面的杰出贡献分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。
光电效应实验及其光量子理论的解释在量子理论的确立与发展上，在揭示光的波粒二象性等方面都具有划时代的深远意义。
利用光电效应制成的光电器件在科学技术中得到广泛的应用，并且至今还在不断开辟新的应用领域，具有广阔的应用前景。
本实验的目的是了解光电效应基本规律，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。
在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。
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。
⏹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，而与入射光的频率无关。
当变成负值时，光电流迅速减小。
实验指出，有一个遏止电位差存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。
⏹光电子的初动能与入射光频率之间的关系
光电子从阴极逸出时，具有初动能。
在减速电压下，光电子在逆着电场力方向由K极向A极运动。
当时，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
(1)
根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一粒一粒运动着的粒子流，这些光粒子称为光
子。
每一光子的能量为，其中为普朗克常量，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
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
(2)
式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。
由此可见，光电子的初动能与入射光频率
成线性关系，而与入射光的强度无关。
⏹ 光电效应有光电阈存在
实验指出，当光的频率时，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）， ，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： 。
当用不同频率（
）的单色光分别做光源时，就有
任意联立其中两个方程就可得到 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，也可由直线的斜率求出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。
水银灯是一种气体放电光源，点燃稳定后，在可见光区域内有几条波长相差较远的强谱线，如表1所示。
单色仪的鼓轮读数与出射光的波长存在一一对应关系，由单色仪的定标曲线，即可查出出射单色光的波长（有关单色仪的结构和使用方法请参阅有关说明书），也可用水银灯（或白炽灯）与滤光片联合作用产生单色光。
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：
● 对所有可见光谱都比较灵敏。
● 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。
● 阳极没有光电效应，不会产生反向电流。
||a hv e U A =+a U v -
●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：
●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，其伏安特性曲线与图2十分接近，因此曲线与U轴交点的电位差近似等于遏止电位差，此即交点法。
●拐点法：
光电管阳极反向光电流虽然较大，但在结构设计上，若是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，如图3所示，此拐点的电位差即为遏止电位差。
实验内容：
通过实验了解光电效应的基本规律，并用光电效应法测量普朗克常量。
⏹在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四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，计算普朗克常量。
本实验所用仪器有：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，接线电路图如图4所示。
实验中提供的光电效应测试仪，除光电管S外，线路已连接好。
实验中光电流比较微弱，其值与光电管类型，单色光强弱等因素有关，因此应根据实际情况选用合适的测量仪器。
例如，选用GD-4、GD-5、或1977型光电管，选用的检流计的分度值应在A/分度左右。
如果要测量更微弱的电流可用微电流计，可测量A的电流。
由于光电管的内阻很高，光电流如此之微弱，因此测量中要注意抗外界电磁干扰。
并避免光直接照射阳极和防止杂散光干扰。
作的关系曲线，用一元线性回归法计算光电管阴极材料的红限频率、逸出功及值，并与公认值比较。
测定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，实验室提供有透光率50% ， 25% ，10%的滤光片，请用577.0nm 波长为光源，在光电管、光源位置固定时，测光电管的正向伏安特性曲线，验证饱和电流与光强关系。
本实验所用仪器有：光电管、滤波片、滤光片、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等。
实验仪器：
光电效应的实验装置包括一下几个部分：
光电管
光源（汞灯）
滤波片组（577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm 滤波片），50%、25%、10%的滤光片 光电效应测试仪包括：直流电源、检流计（或微电流计）、直流电压计等
光源（汞灯）：
双击实验桌上光源小图标弹出光源的调节窗体，单击调节窗体的光源开关可以关闭或打开光源。
（光源的实物照片） （实验中的光源）
光电管：
双击实验桌上光电管的小图标，弹出光电管的调节窗体；再单击调节窗体中的光电管会弹出调节光电管的方向键。
←键：光电管水平向左移动，→键，光电管水平向右移动，↑键：光电管垂直方向增加高度，↓键：光电管垂直方向减小高度。
（光电管的实物照片） （实验中的光电管）
双击调节窗体中光电管的背面(侧面中的背面)，即可弹出显示光电管背面信息的窗体，以便完成实验中的线路连接。
（实验中光电管的背面图）
滤波片组盒子：
双击实验桌上的滤波片组盒子，弹出滤波片组盒子的调节窗体。
盒子中存放有（577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm 滤波片以及50%,25%,10%的滤光片）。
（滤波片组盒的实物照片） （实验中滤波片组）
滤波片盒子（打开），点击其中的片子可以拖放至光源或光电管上。
（打开的滤波片组盒子的实物照片）
a U v
（实验中打开的滤波片组）
电源及测试系统：
双击实验桌上的电源及测试系统，弹出电源及测试系统的调节窗体。
单击电源开关可以打开或关闭电源；左击电流档，电流调小，右击电流档，电流调大；左击电压档，电压调小，右击电压档，电压调大；单击电源极性按钮可以改变电源输出极性。
（光电效应测试仪的实物照片<电源及测试系统>）
（实验中的光电效应测试仪的实物照片<电源及测试系统>）
双击调节窗体中的表盘可以弹出放大的表盘。
（实验中的光电效应测试仪的实物照片<电源及测试系统电压表盘>）
光电效应实验系统：
（光电效应实验系统实物照片）
（实验中的光电效应实验系统）
实验数据：。