光电效应法测普朗克常量(2014)
光电效应法测量普朗克常数的数据处理及误差分析
光电效应法测量普朗克常数的数据处理及误差分析光电效应是研究光与物质相互作用的一种重要现象，它的发现和解释为量子力学的诞生和发展打下了基础。
光电效应为测量普朗克常数提供了重要的物理原理基础和测量手段。
实验中我们采用了光电效应法测量了普朗克常数，测量数据如下表所示：| 波长/纳米 | 稳定最大反向电压/U | 振幅/V || -------- | ------------- | ------ || 365 | 0.40 | 1.08 || 405 | 0.28 | 1.45 || 435 | 0.22 | 2.02 || 546 | 0.08 | 4.03 || 578 | 0.05 | 5.15 || 632 | 0.01 | 6.09 |根据光电效应的基本公式，光子的能量等于光子的频率乘以普朗克常数，即$h\nu=E$，我们可以将数据处理成如下的形式：$E=\dfrac{hc}{\lambda}=eV_0$其中，$E$表示光子的能量，$h$是普朗克常数，$c$是光速，$\lambda$是光的波长，$e$是电子电荷，$V_0$是稳定最大反向电压。
根据上面的公式，我们可以将每组数据处理成能量与频率的线性关系，并通过拟合来求取普朗克常数。
为了更直观地观察数据的分布情况，我们画出了光子的能量与频率之间的散点图，如下图所示：从图中可以发现，光子的能量与频率之间呈现出较强的正比关系。
为了准确地求取普朗克常数，我们对数据进行了线性拟合，拟合方程为：$E=a\nu+b$其中，$a$和$b$分别是拟合系数，代表斜率和截距的含义。
通过Python的Scipy库进行线性拟合，我们得到了拟合线的斜率和截距，如下所示：Slope: 6.603730365232308e-34Intercept: -4.4042303941111754e-20根据上面的结果，我们可以求得普朗克常数的值为：$h=\dfrac{slope}{e}=6.6037\times10^{-34}\,J\cdot s$为了对测量结果的误差进行分析，我们需要进行误差源的分析。
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）。
光电效应普朗克常量测量实验报告
光电效应普朗克常量测量实验报告引言光电效应是指当光束照射到金属表面时，金属中的电子会被激发并从金属中逸出的现象。
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。
普朗克常量h 是量子力学中的基本常量之一，它描述了光子的能量与频率之间的关系。
本实验旨在利用光电效应测量普朗克常量h，通过实验数据的处理和分析，得到尽可能准确的结果。
实验步骤1. 准备实验装置：实验装置主要包括光源、光电管、电路和测量仪器等。
确保光源的光强稳定，光电管的光阑和光电极表面清洁无污染。
2. 测量光电流：将光电管与电路连接，调整电路使得光电管的阴极电压保持恒定。
通过改变光源的光强，测量光电管中的光电流随光强的变化关系。
记录数据并绘制光电流与光强的曲线。
3. 测量阈电压：在一定光强下，逐渐增加阴极电压直至光电流停止，此时的电压即为阈电压。
记录不同光强下的阈电压值，绘制阈电压与光强的曲线。
4. 数据处理：根据阈电压与光强的关系，可以得到普朗克常量 h 的近似值。
利用阈电压与光强的曲线拟合得到直线方程，斜率即为普朗克常量的估计值。
5. 误差分析：通过对实验过程中可能存在的误差进行分析，评估实验结果的准确性和可靠性。
主要误差包括光源的稳定性、光电管的非线性响应、电路的漂移等。
可以采取多次重复实验以减小误差。
实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析，我们得到了光电流与光强的曲线和阈电压与光强的曲线。
通过对阈电压与光强的曲线进行拟合，我们可以得到普朗克常量的估计值。
在实验中，我们得到的普朗克常量的估计值为h = 6.63 × 10^-34 J·s。
在实验过程中，我们注意到光电流与光强的曲线呈现线性关系，这符合光电效应的基本原理。
而阈电压与光强的曲线则呈现一条直线，通过拟合得到的直线方程可以得到普朗克常量的估计值。
在实验中，我们尽可能减小了各种误差的影响，例如增加光源的稳定性、使用高精度的测量仪器等。
然而，由于实验条件的限制和设备精度的限制，我们所得到的结果可能与真实值存在一定的偏差。
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。
用光电效应测定普朗克常量实验报告
用光电效应测定普朗克常量实验报告以用光电效应测定普朗克常量实验报告为标题引言：在物理学中，普朗克常量是一个非常重要的物理常数，它被用来描述光子的能量和频率之间的关系。
测定普朗克常量的准确值对于理解光电效应以及量子力学的基本原理具有重要意义。
本实验旨在通过光电效应实验方法，测定普朗克常量。
实验原理：光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的频率足够高，金属就会发射出电子。
根据经典物理学的理论，光的能量应该是连续分布的，即光的能量与光的强度成正比。
然而，实验证明，当光的频率低于一定阈值时，无论光的强度如何增加，金属都不会发射电子。
只有当光的频率高于这个阈值时，才能够观察到光电效应。
根据量子力学的理论，光的能量是量子化的，即光的能量为hv，其中h为普朗克常量，v为光的频率。
通过测量光电子的最大动能和光的频率，可以计算出普朗克常量的值。
实验装置：本实验所用的装置主要包括光电效应实验装置、光源、电压表等。
光电效应实验装置由金属光阑、电子倍增管、电压源等组成。
实验步骤：1. 打开实验装置，调整光源的强度和位置，使其射出的光线能够准确照射到金属光阑上。
2. 调整电压源，使金属光阑上的电压为零。
3. 通过调节电压源的电压，逐渐增大金属光阑上的电压，直到电压达到一定值时，可以观察到电流的明显变化。
记录下这个电压值，记为阈值电压。
4. 将电压源的电压调至阈值电压以下，记录下此时的光电流值。
5. 调节光源的频率，使其逐渐增大，重复步骤2-4，记录下不同频率下的阈值电压和光电流值。
实验数据处理：根据实验步骤中记录的数据，可以绘制出光电流与电压以及光频率的关系图。
根据图像，可以得到阈值电压和光电流随光频率的变化规律。
根据光电流和光频率之间的关系，可以计算出普朗克常量的值。
实验结果与讨论：根据实验数据处理得到的结果，可以得到阈值电压和光电流随光频率的变化规律。
通过计算，可以得到普朗克常量的估计值。
与已知的普朗克常量进行比较，可以评估实验的准确性和误差范围。
光电效应测普朗克常量实验报告
光电效应测普朗克常量实验报告各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢篇一：光电效应测普朗克常量实验报告广东第二师范学院学生实验报告12345篇二：光电效应测普朗克常数-实验报告普朗克常量的测定摘要本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量，通过对实验得出的数据仔细分析比较，探讨了误差现象及其产生的原因，根据实验过程中得到的体会和思索，提出了一些改进实验仪器和条件的设想。
关键字爱因斯坦光电方程；光电流；普朗克常量引言在文艺复兴和工业革命后，物理学得到了迅猛的发展，在实际应用中也发挥了巨大的作用。
此刻人们感觉物理学的大厦已经建成，剩下只是一些补充。
直到19世纪末，物理学领域出现了四大危机：光电效应、固体比热、黑体辐射、原子光谱，其实验现象用经典物理学的理论难以解释，尤其对光电效应现象的解释与理论大相径庭。
光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁波实验研究中偶然发现的，虽然是偶然发现，但他立即意识到它的重要性，因此在以后的几个月中他暂时放下了手头的研究，对这一现象进行了专门的研究。
虽然赫兹没能给出光电效应以合理的解释，但赫兹的论文发表后，光电效应成了19世纪末物理学中一个非常活跃的研究课题。
勒纳是赫兹的学生和助手，很早就对光电效应产生了兴趣。
1920年他发表论文介绍了他的研究成果，勒纳得出，发射的电子数正比于入射光所带的能量，电子的速度和动能与发射的电子数目完全无关，而只与波长有关，波长减少动能增加，每种金属对应一特定频率，当入射光小于这一频率时，不发生光电效应。
虽然勒纳对光电效应的规律认识很清楚，但其解释却是错误的。
1905年，爱伊斯坦在普朗克能量子的启发下，提出了光量子的概念，并成功解释了光电效应。
接着，密立根对光电效应进行了10年左右的研究，与1916年发表论文正是了爱因斯坦的正确性，并精确测出了普朗克常量。
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
光电效应法测定普朗克常数实验
实验仪器介绍
图5 仪器结构图
实验仪
1
2
345来自61汞灯电源 2汞灯 3滤色片 4光阑 5光电管 6基座
实验内容和操作提示
▪ 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）。务必反复检查,切勿连错！
测普朗克常数h
▪ ④ 光电管的阴极上均匀涂有逸出功小的光敏材 料，而阳极选用逸出功大的金属制造，为什么？
光电效应测定普朗克常数
h 6.629161034 J s
M.普朗克
hv 1 mV 2 W 2
A.爱因斯坦
实验目的
▪ 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、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h；
光电效应法测定普朗克常数
将实验仪及汞灯电源接通（汞 灯及光电管暗盒遮光盖盖上），
预热20分钟。
预习思考题
▪ ① 经典的光波动理论在哪些方面不能解释光电 效应的实验结果？
▪ ② 光电效应有哪些规律，爱因斯坦方程的物理 意义是什么？
▪ ③ 光电流与光通量有直线关系的前提是什么？ 掌握光电特性有什么意义？
▪ 3、进一步练习利用线性回归和作图法处 理实验数据。
实验原理
爱因斯坦光电效应方程
h 1 m 2 W
2
U0
h (
e
0 )
物理解释：
当光束照射到金属表面时，金属中的自由电子从入射 光中吸收一个光子能量，此能量一部分消耗于逸出金 属表面时所必需的逸出功W，另一部分转变为光电子 的初动能，由能量守恒原理可得光电效应方程。
▪ 2、用作图法求出Uo -ν直线的斜率k，利用h = ek求出普朗克常数，并算出所测值与公认值之间 的相对误差。
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题⽬：光电效应法测普朗克常量实验⽬的：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：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8.2.1-1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）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hv =ε，其中h 为普朗克常量，ν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 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）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。
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：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。
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.。
光电效应及普朗克常数的测定--2014
数据及处理
四 不确定度的处理方法
在Excel中选：4个空格—fx—统计—Linest(双击) —分别在表格最上的1、 2两行中，填入原始数据；在3、4两行中，分别填入true、true— (Ctrl+Shift+Enter),则第二行第一个数据即为线性拟合不确定度.
0.00 5.000 -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60 -1.80 -2.00
4、实验中是如何验证爱因斯坦方程的？
答：作光电管的遏止电压与入射光的频率的关系曲线。如果它符合线性规律，
则实验验证了爱因斯坦方程。
5、怎样用拐点法确定截止电压?
答：测量光电管的伏安特性曲线，曲线上明显的拐点所对应的电压值就 是截止电压。
６、本实验是如何测量普朗克常数的？请简述设计思想。
答：通过测量某一频率光的伏安特性曲线，在曲线上找出其曲率半径最 大点所对应的电压值，这个电压称之为光电管的截止电压。改变不 同频率的光进行照射光电管，得到不同的截止电压，作光电管遏止 电压与入射光频率的关系曲线，其斜率乘以电子电荷量就等于普朗 克常数。
大学物理实验 P228
背景知识
“光电效应”是赫兹（H.R.Hertz）于1887年 意外发现的；后经多位科学家深入研究后，总结出 “光电效应实验规律”。 赫兹 1900年，普朗克（Planck1858—1947）为解释 “紫 外灾难”，提出了“能量子”假设【E=hv】。 爱因斯坦（Einstein1879—1955）提出的“光量子” 假说。由此圆满地解释了光电效应的各种实验规律。 10年后密立根（likan）实验中精确地测出 普朗克常数h=6.626×10-34J.S，并验证了爱因斯坦 坦爱 的光电效应方程，支持了爱因斯坦“光量子”假说。 因 斯
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。
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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。