光电效应测普朗克常量讲解
光电效应法测定普朗克常数实验原理
光电效应法测定普朗克常数实验原理大家好！今天咱们来聊一聊，那些年我们学过的物理小知识里最神奇的一个——光电效应法测定普朗克常数。
这个实验可不仅仅是个理论问题，它可是连接着量子物理与日常生活的桥梁哦！首先得说说什么是普朗克常数，这可是物理学里的老祖宗级别的存在呢！它就像是宇宙的密码锁，决定了光速和能量转换的秘密。
而光电效应法，就是通过测量光子的能量，间接计算出普朗克常数。
听起来是不是有点高大上？别急，咱们慢慢来，一步步揭开这神秘的面纱。
开始动手之前，你得准备好各种工具和材料，比如那个闪闪发光的激光器、一堆精密的电子元件还有那块神奇的光电倍增管。
这些家伙都是用来捕捉光子的，就像侦探追踪线索一样，它们会帮你找到那些小小的光子，然后告诉你它们的能量有多高。
操作的时候，你要把一束激光打在样品上，这束光就像是一个魔法光束，它能把样品“点亮”，也就是让样品释放出光子。
这些光子就像调皮的小精灵，它们带着能量飞来飞去，最后被光电倍增管“抓住”。
这个过程就像是一场精彩的追逐游戏，光子们跑得飞快，而光电倍增管就像是一个聪明的小助手，总能准确地记录下它们的轨迹。
接下来就是数据分析了。
你会得到一堆数字，这些数字就像是一串珍珠项链，每一颗都代表一个光子的能量。
把这些珍珠串起来，你就可以拼出整个宇宙的能量图谱。
想象一下，如果把这些数据画成一幅画，那不就是一幅宇宙能量分布的地图吗？太神奇了！而且你知道吗？这个实验还能告诉我们很多其他的东西呢！比如说，通过测量不同波长的光，我们可以了解物质的结构和性质，甚至还能预测未来的天气变化。
这就像是给我们的生活装上了一个超级大脑，让我们能够更好地理解这个世界。
光电效应法测定普朗克常数实验不仅是一门科学，它还像是一把钥匙，打开了通往更深层次物理世界的大门。
每当我们在实验室里看到那些闪烁的光点，就能深刻感受到科学的魅力和力量。
所以啊，下次当你觉得物理难懂的时候，不妨想想这些有趣的实验，说不定你就能豁然开朗了呢！。
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）。
光电效应测量普朗克常量
光电效应测量普朗克常量一、前言光电效应是物理学中的一个基础概念，它是指当光子与物质相互作用时，能量被传递给物质，导致电子从物质中被释放出来。
这个现象在我们日常生活中有很多应用，比如太阳能电池板、数字摄像机和光电二极管等。
而在科学研究中，测量普朗克常量也是非常重要的一个任务。
二、什么是普朗克常量普朗克常量（Planck constant）是一个基本的自然常数，通常用符号h表示。
它描述了微观世界的行为方式，在量子力学中起着重要作用。
普朗克常量的数值为6.62607015×10^-34 J·s。
三、什么是光电效应在经典物理学中，我们认为当电磁波照射到金属表面时，金属会吸收能量并将其转化为热能。
但实际上，在某些条件下，金属表面会释放出电子。
这个现象就是光电效应。
四、测量普朗克常量的方法测量普朗克常量有很多方法，其中一种比较常见的方法是通过光电效应来测量。
这个方法基于爱因斯坦的光电效应理论，即当光子与金属相互作用时，会将能量传递给金属表面上的电子，使其跃迁到导体内部。
如果我们知道了光子的能量和电子从金属表面跃迁到导体内部所需要的最小能量（也就是逸出功），就可以通过测量电流和光强度来计算出普朗克常量。
五、实验步骤1. 实验器材：半导体激光器、反射镜、滤波器、准直器、样品台、数字万用表等。
2. 调整激光器输出波长和功率，使其符合实验要求。
3. 将激光束准直后，通过反射镜将其照射到样品台上的金属表面。
4. 在样品台上放置不同材质的金属片，并调整滤波器，使得只有特定波长的光线可以照射到金属片上。
5. 测量不同波长下的电流和光强度，并计算出逸出功。
6. 根据逸出功和不同波长下的能量差，计算出普朗克常量。
六、实验注意事项1. 实验过程中要保证实验器材的稳定性和精度。
2. 选择适当的金属片和滤波器，确保实验数据的准确性。
3. 在实验过程中要注意安全，避免激光对眼睛造成伤害。
七、结论通过测量光电效应可以得到逸出功和能量差，进而计算出普朗克常量。
光电效应实验普朗克常量的测量
实验原理：
当高于某种金属“红限”频率ν0 的光，照在该金属表面后， 即刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下：
(1)光电流与光强成正比；
(2)光电效应存在一个阀频率，
当入射光的频率低于某一阀
A
K
G
值ν时，不论光的强度如何，
G
都没有光电子产生；
2. 主要包括：光电管及暗箱，汞灯光源，滤色片五 组，小孔光栅，微电流测量放大器。
3. 注意事项：
(1)滤色片避免污染，光源与暗盒距离30-40cm。
(2)微电流放大器必须充分预热(30分钟) ，先校零 点，再校准满度电流(-100uA) 。
(3)更换滤色片时，先遮住汞灯光源。
实验内容：
1. 观测光电管的暗电流； 2. 测量光电管的I--V特性，重点测五种不
同频率的截止电压； 3. 改变光源与暗盒的距离L或光阑孔，测
波长为577nm的I--V特性，重点测不同 光强下的饱和电流。
数据处理：
1. 在坐标纸上绘制不同频率入射光照射下光电
管的伏安特性曲线，用交点法找出不同频率
对应的截止电压Us。
用交点法找截止电压
IKA（10-11A）
25
20
15
10
5
-2.0-5
1. 作出不同频率下截止电压Us和频率ν的关系曲线，
求出普朗克常数h、截止频率ν0、逸出电势Φs 。并
算出所测量值h与公认值之间的相对误差E。
Us（V）
2
截止电压与频率的关系曲线
1.5
1
B(8.00,1.48)
0.5
0
0 1 2 3 4 5 A(5.600,0.371) 8
光电效应法测定普朗克常数实验原理
光电效应法测定普朗克常数实验原理光电效应法测定普朗克常数实验原理，听起来好像很高大上，但其实它就是利用光子的性质来测量一个非常小的数值——普朗克常数。
那么，这个实验到底是怎么进行的呢？别着急，让我来给你讲讲。
我们要了解什么是光电效应。
简单来说，光电效应就是当光子与物质相互作用时，会产生一些电子。
这些电子就像是光子的“孩子”，它们会从物质中“出生”，并且带有一些能量。
这个能量就叫做光子的能量。
好了，现在我们知道了光子和电子的关系，那么接下来就要用到普朗克常数了。
普朗克常数是一个非常小的数值，它的名字来源于它的发现者——德国物理学家马克斯·普朗克。
他在研究黑体辐射的时候，发现了一种规律：黑体辐射的能量是按照一定的频率分布的，而不是连续的。
这个规律被称为能量量子化定律。
而普朗克常数就是用来描述这个规律的一个重要参数。
那么，为什么我们需要测定普朗克常数呢？因为普朗克常数与光子的频率有关。
当光子的能量发生变化时，它的频率也会随之改变。
而我们通过测量光子的频率，就可以间接地测量出光子的能量。
这样一来，我们就可以用一种非常巧妙的方法来测定普朗克常数了。
接下来，让我们来看一下实验的具体步骤吧。
我们需要准备一个金属薄片，然后用一个光源照射它。
在照射的过程中，我们可以观察到金属薄片表面出现了一些电子。
这些电子就是由光子产生的。
接着，我们需要测量这些电子的数量以及它们的能量。
这样一来，我们就可以根据能量守恒定律和光电效应的公式，计算出光子的能量以及普朗克常数了。
当然啦，这个实验并不是那么简单就能完成的。
在实际操作过程中，我们还需要考虑很多因素，比如光源的波长、金属薄片的厚度等等。
但是总的来说，只要我们掌握了正确的方法和技巧，就一定能够成功地测定普朗克常数。
好了，现在你已经知道光电效应法测定普朗克常数实验的基本原理了吧？希望这篇文章能够帮助你更好地理解这个实验。
如果你还有什么疑问或者想了解更多关于光电效应的知识，欢迎随时来找我哦！。
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。
用光电效应测定普朗克常量
用光电效应测定普朗克常量光电效应是指当光在某些物质表面照射时，会引起物质中电子的退出，产生电子波动现象。
该效应是经典物理学无法解释的。
为了解释这种现象，普朗克在1900年提出了一个新理论，即能量是以分立的量子方式存在，这就是量子理论的开端。
普朗克常量是量子理论中非常重要的一个量，它描述了量子之间的关系，也是光电效应实验中需要测定的重要物理量。
测定普朗克常量的方法之一就是利用光电效应。
光电效应实验装置是一个小型的真空室，内部有一个光源，用于产生电子。
光源辐射出光子，光子通过光阑进入真空室，并照射在钨箔表面。
由于钨箔表面的一些原子具有光电子能级，当光子的能量大于该能级时，钨原子会发射出光电子。
发射的光电子进入一个高压的电子收集器中，最终通过电路输出到计数器上得到电流值。
通过改变光源、光强、电压等实验条件，可以测量出光电子的最大动能和该光子的能量。
根据爱因斯坦的公式：光子的能量等于光电子最大动能和钨金属表面逸出功之和，用光电效应实验可以得出一组光子能量和对应光电子最大动能的数值。
将这些数值带入公式：E = hν (其中，E为光子的能量，ν为光子的频率，h为普朗克常量)便可以计算出普朗克常量h的值。
光电效应实验是测定普朗克常量的一种重要方法。
通过该实验可以探索光子与物质之间的相互作用、光的波长和频率、钨金属的电子结构等重要问题。
与其他测定方法相比，光电效应实验的优点在于实验过程简单直观，且结果精确可靠。
随着现代科技的不断发展，光电效应实验已成为物理学和工程领域中不可或缺的实验技术，将继续为科学技术的进步做出贡献。
光电效应法测定普朗克常数.课件
滤色片对不同波长光的透过率应 高且稳定。
测量仪器
电流表
用于测量光电流的大小。
电压表
用于测量光电管两端的电压。
计时器
用于测量光电管发光的时间。
03
实验步骤与操作
实验准备
实验器材
光电效应实验装置、滤色片、稳压电源、电流表、电压表、光电池、光强度调节器等。
实验原理
光电效应是指光子通过照射金属表面，使电子从金属表面逸出的现象。根据爱因斯坦光电 效应方程，光子的能量E与光强、波长有关，而普朗克常数是光子能量与频率之间的比例 系数。
06
参考文献
参考文献
作者：张三 刊物名称：《物理实验》
出版年份：2008年
THANKS
感谢观看
02
实验设备与材料
光电效应法实验装置
光电管
恒流电源
恒压电源Biblioteka 测量仪表用于接收光子并产生光 电流。
为光电管提供稳定的电 流。
为光电管提供稳定的电 压。
用于测量光电流和电压 。
光源
激光器
产生单色光，具有高能量、高亮度和高方向性。
滤色片
用于选择所需波长的光。
滤色片
不同波长的滤色片
用于选择不同波长的光，以研究 光电效应与波长的关系。
实验原理简述
光电效应定义
爱因斯坦光电效应方程
当光照射在物质上时，物质可以吸收光的 能量并产生电子的现象。
解释了光子能量、波长和电子动能之间的 关系。
普朗克常数
描述量子力学中能量不连续性的物理常数 。
光电效应法测定普朗克常数的原 理
通过测量不同波长的光照射下的电子动能 ，结合爱因斯坦方程，推导出普朗克常数 的值。
光电效应法测定普朗克常数实验原理
光电效应法测定普朗克常数实验原理1. 引言大家好，今天咱们聊聊光电效应和普朗克常数。
这可是物理学里的“金字招牌”，不仅让爱因斯坦一夜成名，还把我们带入了量子世界。
光电效应听起来高大上，但其实它和我们生活息息相关。
想象一下，阳光照在你的太阳能电池上，没错，这就是光电效应在发光发热！那么，普朗克常数又是什么呢？简单说，它是量子力学里的一个关键数字，帮助我们理解光和物质的微妙关系。
今天，我们就来深入浅出地聊聊这个实验的原理和步骤。
2. 光电效应的基本原理2.1 什么是光电效应好啦，光电效应指的就是光照射到某种金属上时，能够把金属表面的电子“撵”出来。
这就像你在派对上，不小心把气氛搞得火热，大家纷纷跳起来！当光子（就是光的粒子）碰到金属表面时，如果它的能量足够大，就能把电子踢出来，这样就产生了电流。
哇，这可真是神奇，简单来说，光子越“凶猛”，电子被踢出来的可能性就越大。
2.2 电子的能量电子被“放飞”后，它们的动能跟光子的能量密切相关。
这里就要用到个公式，别担心，咱们不深入公式的海洋，简单说就是：光子的能量和普朗克常数成正比，后者就像是一个神奇的开关，控制着这场“电子派对”的热度。
更夸张的是，当光子的能量超过某个阈值，电子才能成功“出场”，这就像是门票限制，没钱买票的电子，别想混进来。
3. 实验步骤3.1 实验准备现在我们进入实验环节，准备工作可得认真点。
首先，你需要一个光源，比如说氙灯，放光超亮的那种；然后，一个金属电极，通常是钠或者锂。
别忘了，还需要一个电流计，负责记录“出门”的电子们的数量。
最重要的是，你得有个真空管，保持环境干净，避免外界干扰，这就像是给派对开了个VIP通道，绝对不能让“杂音”影响现场氛围。
3.2 实验过程实验开始了！你打开光源，光线照射在金属电极上，哗，电子们开始翩翩起舞。
此时，电流计上的指针逐渐上升，简直像是过年时看烟花，越看越兴奋！你还可以调节光源的频率，观察到不同频率下电子的行为变化。
测量普朗克常量的方法
测量普朗克常量的方法测量普朗克常量是一个极其复杂和精密的任务，因为其值与微观世界的量子物理现象相关。
普朗克常量（h）是一个基本常量，它在量子力学中用于描述能量的离散性和辐射的特性。
在计算普朗克常量的值时，实验方法通常涉及到一些与光子相关的现象，例如光的辐射频率、能量及粒子数量的计数等。
下面将介绍几种用于测量普朗克常量的常见实验方法：1. 光电效应法：光电效应是描述光和金属之间相互作用的现象。
根据爱因斯坦的光电方程（E = h ν- Φ），其中E是光电子的能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，Φ为光电子的逸出功。
通过测量光的频率和光电子的能量，可以得到普朗克常量的值。
2. 涡流衰减法：涡流衰减法（Eddy current damping method）利用了涡流现象的特性。
涡流是指当金属材料或导体中有变化的磁场时，会产生感应电流。
根据感应电流大小的衰减情况，可以计算得到普朗克常量的值。
3. 基于约瑟夫森效应的荧光检测法：约瑟夫森效应是描述被束缚在两个高身势电子之间的原子发生共振跃迁的现象。
这种共振跃迁会导致发射光子的能量有离散的特性。
通过测量共振频率和发射光子的能量，可以得到普朗克常量的值。
4. 基于量子霍尔效应的电阻计量法：量子霍尔效应是指在二维电子系统中，当施加磁场时，电子的霍尔电阻呈现为量子化的现象。
通过测量霍尔电阻的量子化值和磁场强度，可以计算得到普朗克常量的值。
5. X射线研究法：利用X射线的特性和普朗克常量的关系，可以通过测量X射线的特性参数，如频率和能量，来计算普朗克常量的值。
以上只是一些测量普朗克常量的常见实验方法，每种方法都需要使用非常精密和复杂的实验仪器，以及高度精确的数据处理和分析。
此外，为了减小误差，通常需要采用多种方法的组合来测量普朗克常量的值，并对多次实验结果进行平均处理。
值得注意的是，测量普朗克常量的方法需要依赖激光技术、高精度光学仪器以及精确的实验设计和探测技术等。
由于普朗克常量的精确测量对于精确的物理研究具有重要意义，因此，科学界一直致力于推动测量方法的改进和精确度的提高。
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。
用光电效应测定普朗克常量ppt课件
（hh=W6.626×10 ）hv=1/2mv2+Ws hW 当频率为v 的光照射; 金属时，光字与电子
实验步骤
1.按实验装置图放置好仪器后，先不接线，用遮光罩盖住光电管暗盒的光窗。将微光电流放大器面板 上的各开关、旋钮置于下列位置：“倍率”（短路）；“电流极性〞置（-）；“工作选者〞置〔直 流）；“扫描平移〞置〔任意）；“电压极性〞置（-）；“电压量程〞置（-3）；“电压调据及处理
见文件中的表格
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实验处理表格
• 光电效应的频率与截止电压的关系
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什么叫光电效应？1)概述在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应。
(2)说明①光电效应的实验规律。
a．阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。
b．光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。
这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。
c．仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长λ。
叫做红限波长。
不同物质的极限频率”。
和相应的红限波长λ。
是不同的。
d．从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过lO-9秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。
这表明，光电效应是瞬时的。
②解释光电效应的爱因斯坦方程：根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。
电子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要积累能量的过程。
如果电子吸收的能量hυ足够大，能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W，那末电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应。
爱因斯坦方程是hυ=(1/2)mv2+I+W式中(1/2)mv2是脱出物体的光电子的初动能。
金属内部有大量的自由电子，这是金属的特征，因而对于金属来说，I项可以略去，爱因斯坦方程成为hυ=(1/2)mv2+W假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。
对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率(极限频率) υ0。
由hυ0=W确定。
相应的红限波长为λ0=C/υ0=hc/W。
发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加，因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。
③利用光电效应可制造光电倍增管。
光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。
什么叫内光电效应？内光电效应是光电效应的一种，主要由于光量子作用，引发物质电化学性质变化（比如电阻率改变，这是与外光电效应的区别，外光电效应则是逸出电子）。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
半导体的内光电效应半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg。
一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性远不如导体。
但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。
光照就是一种激励方式。
当入射光的能量hν≥Eg (Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。
这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。
因此,这种光电效应就是一种内光电效应。
从理论和实验结果分析,要使价带中的电子跃迁到导带,也存在一个入射光的极限能量,即E入=hν0=Eg,其中ν0是低频限(即极限频率ν0=Egh)。
这个关系也可以用长波限表示,即λ0=hcEg。
入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时,才会发生电子的带间跃迁。
什么是外光电效应：当光照射某种物质时，若入射的光子能量足够大，它和物质中的电子相互作用，致使电子逸出物质表面，这就是外光电效应，逸出物质表面的电子叫做光电子。
普朗克常数h的重要性：普朗克最大贡献是在1900年提出了光量子假说。
光量子假说的主要内容：1900年，德国物理学家普朗克在研究物体热辐射的规律时发现，只有认为电磁波的吸收和发射不是连续的，而是一份一份地进行的，理论计算结果才能跟实验事实相符，这样的一份能量叫做能量子，普朗克还认为每一份能量等于HV，其中V是辐射电磁波的频率，H是一个普朗克常量=6.63*10的-34次方焦秒，受他的启发，爱因斯坦于1905年提出，在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光量子，简称光子，光子的能量E跟跟光的频率V成正比，即E=HV。
这个学说以后就叫光量子假说。
光子说还认为每一个光子的能量只决定于光子的频率，例如蓝光的频率比红光高，所以蓝光的光子的能量比红光子的能量大，同样颜色的光，强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少。
普朗克常数普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律，即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。
普朗克对于这一问题的研究已有 6 个年头了，今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。
普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律，这一定律与最新的实验结果精确符合（后来人们称此定律为普朗克定律）。
然后，普朗克指出，为了推导出这一定律，必须假设在光波的发射和吸收过程中，物体的能量变化是不连续的，或者说，物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量，能量值只能取某个最小能量元的整数倍。
为此，普朗克还引入了一个新的自然常数 h = 6.63 ×10-27 erg·s。
这一假设后来被称为能量量子化假设，其中最小能量元被称为能量量子，而常数 h 被称为普朗克常数②。
于是，在一次普通的物理学会议上，在与会者们的不经意间，普朗克首次指出了热辐射过程中能量变化的非连续性。
今天我们知道，普朗克所提出的能量量子化假设是一个划时代的发现，能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定论，第一次向人们揭示了自然的非连续本性。
普朗克的发现使神秘的量子从此出现在人们的面前，它让物理学家们即兴奋，又烦恼，直到今天。
物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量呢，但是，怎么会这样呢？物体能量的变化怎么会是非连续的呢？根据我们熟悉的经典理论，任何过程的能量变化都是连续的，而且光从光源中也是连续地、不间断地发射出来的。
没有人愿意接受一个解释不通的假设③，尤其是严肃的科学家。
因此，即使普朗克为了说明物体热辐射的规律被迫假设能量量子的存在，但他内心却无法容忍这样一个近乎荒谬的假设。
他需要理解它！就象人们理解牛顿力学那样。
于是，在能量量子化假设提出之后的十余年里，普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性，但最终归于失败。
1931 年，普朗克在给好友伍德（Willias Wood）的信中真实地回顾了他发现量子的不情愿历程，他写道，“简单地说，我可以把这整个的步骤描述成一种孤注一掷的行动，因为我在天性上是平和的、反对可疑的冒险的，然而我已经和辐射与物质之间的平衡问题斗争了六年（从 1894 年开始）而没有得到任何成功的结果。
我明白，这个问题在物理学中是有根本重要性的，而且我也知道了描述正常谱（即黑体辐射谱）中的能量分布的公式，因此就必须不惜任何代价来找出它的一种理论诠释，不管那代价有多高。
”④通俗地说普朗克常数是联系能量和频率的一个常数。
大家都知道光有能量，但如何表示光的能量呢？光具有波粒二象性，对于一个光子 E=hv E--能量 v--光的频率（每种光的频率不同的） h--普朗克常数普朗克常数是量子力学里的一个基本常数，在量子力学的基本假设中它出现在量子化规则[q,p]=ih/2pi和薛定谔方程中。
它首先是普朗克先引入的，后来人们研究与微观现象相关的问题的时候，多次通过多种方式都得到了这么一个常数，，最终出现在量子力学的假设中，是一个基本的常数。
普朗克常数并不是能量的最小单位。
对于光子来说，普朗克常数乘以频率才是能量，能量是一份一份的是说比如一束频率为v的光，是由许多频率为v能量为hv的光子组成，而这里的频率可以是很小的，低频光子的能量是很低的。
而且从量刚上来看，普朗克常数的量刚是作用量的量刚，不是能量的量刚，所以它不是能量的最小单位。
普朗克常数的测量方法1.利用黑体辐射。
这是普朗克提出量子概念的根基。
他假设能量是量子化的，而且这个量子数必须是6.6260693(11)×10^（-34） J•s，才能很自然的得到与实验符合很好的黑体辐射公式，就这样引入了普朗克常量。
2.量子霍尔效应法。
3. 光电效应测量普朗克常数3.1 实验原理（1）光电效应光电效应【5】是当光照射到金属上时，有电子从金属中逸出。
图3光电效应测普朗克常数原理图（2）实验原理【6】实验原理如图3所示，根据爱因斯坦提出的光量子理论假设，每一粒子的能量为 E = hν，h为普朗克常数，ν为电磁波的频率。
当光照射到金属表面上时，金属中的一个电子或者吸收一个光子或者根本不吸收。
按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了着名的光电效应方程：hν= mv02+W0 (6)式中， W0 为金属的逸出功, mv02 为光电子获得的初始功能。
实验中，A和K间加的是反向电压，它对光电子运动起到减速作用。
随着UAK的增加，到达阳极的光电子数减少，即直至光电流减小为零，则此时电压为遏止电压，则有：eU0= mv02 (7)光子的能量hν0 < W0 时，(6）式方程无解，即不能产生光电效应。
所以产生光电效应的极限频率是将（7）式代入（6）式可得：eU0 = h —W0 (8)即 U0= —W0 (9)对于一定的金属W0是定值，则（9）式可看成是电压U0~ 的一次线性函数,其斜率K=，因此只要测出不同频率对应的U0,就可求出k从而求得普朗克常数h。
3.2.测量截止电压U0的三种方法【7】（1）拐点法因为光电管的阳极反向电流、暗电流、本底电流以及极间接触电位差的影响,实际测到的电流不是阴极电流，所以实际测量电流I=0时，对应的UAK不是实际遏止电压，而遏止电压点应为反向光电流刚开始变小时对应的那一点，即图4中U0点。
由图4测量光电管的完整的伏安特性曲线。
数据从短波开始逐次更换滤色片(不能改变光源和光电管暗盒之间的相对位置)。
读出并记录不同频率入射光照射下的光电流随电压的变化数据。
实验用ZKY-GD-3光电效应实验仪测量。
利用Advanced grapher软件根据实验记录的数据绘制曲线如图5。
从图5的实验数据曲线确定U0值。
表1 入射光的波长λ、频率ν与对应的截止电压U0的实验数据利用一元线性最小二乘法处理数据,可求出线性函数斜率b1的最佳值。
图4 光电管的伏安特性曲线图5实验曲线图通过计算,求得b1=4.17×10-15h1=eb1=1.60×10-19×4.17×10-15=6.68×10-34(J·S)与公认值的相对误差为(公认值h0=6.626×10-34J·S)E1 = = =0.81%（2）补偿法补偿法是首先调节UAK使电流I为零后,保持UAK不变,遮挡汞灯光源,此时测得的电流I1为电压接近遏止电压时的暗电流和本底电流。
记录数据I 1,重新让汞灯照射光电管,调节电压UAK使电流值至I1,将此时对应的电压UAK 的绝对值作为遏止电压U0,并记录数据。
这是通过补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响，来测量出准确的截止电压U0。