光电效应测普朗克常数思考题
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。
光电效应测普朗克常数h思考题
光电效应测普朗克常数h思考题1、什么叫光电效应？光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。
这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。
光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。
前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。
后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。
2、普朗克常数h的重要性。
普朗克常数是现代物理学中最重要的常数之一,它成为区分宏观客体和微观客体的界限。
普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意义,它第一次表明了辐射能量的不连续性,这是现代物理学中富有革命性的事件。
由于它的发现,物理学进入了一个全新的时代,这个理论物理学的新概念导致了量子理论的建立。
1905年爱因斯坦在解释光电效应时,将普朗克的辐射能量不连续的假设作了重大发展,提出光是由能量为hυ的光量子构成的粒子流。
爱因斯坦和德拜用量子概念计算了固体中振动能量随频率的分布,由此解释了固体比热在低温下普朗克常数是现代物理学中最重要的常数之一,它成为区分宏观客体和微观客体的界限。
普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意义,它第一次表明了辐射能量的不连续性,这是现代物理学中富有革命性的事件。
由于它的发现,物理学进入了一个全新的时代,这个理论物理学的新概念导致了量子理论的建立。
1905年爱因斯坦在解释光电效应时,将普朗克的辐射能量不连续的假设作了重大发展,提出光是由能量为h υ的光量子构成的粒子流。
爱因斯坦和德拜用量子概念计算了固体中振动能量随频率的分布,由此解释了固体比热在低温下。
3、还有什么其他方法测普朗克常数h ？A 、电子衍射方法：1924年德布罗意提出实物粒子也具有波粒二象性的假设，他认为粒子的特征波长λ与动量p 的关系与光子相同，即ph 式中h 为普朗克常数。
设电子初速度为零，在电位差为V 的电场中作加速运动。
在电位差不太大时，即非相对论情况下，电子速度c （光在真空中的速度），故02201/m cv m m ≈-=其中0m 为电子的静止质量。
光电效应法测普朗克常数h
3. 光电管
光电管是利用光电效应原理制成的能将光信 号转化为电信号的光电器件。 GD- 4 型真空光电管的结构如图1所示。它的 外形是一只球形真空玻璃泡，在约半个内壁上， 涂以容易发射电子的锑、铯等金属材料，制成具 有半透明感光薄层的阴极。阳极作成小圆盘状， 位于管的中央。
简图
图 1 GD- 4 型真空光电管结构
滤光片：滤光片是一组通用有色玻璃 滤色片，它具有从光源中滤选出不同谱线的能力。 本实验所用滤光片能选出 365.0nm ， 404.7nm ， 4 35.8nm ， 546.1nm ， 577.0nm 等谱线。 减光片：中性减光片是一组具有不同 灰度的玻璃片，它具有衰减光强的能力，用于从 同一光源获得不同的光强。本实验所用的 3 块减 光片对波长为 577.0nm 的单色光的透过率分别为 ： 25 ％， 50 ％， 75 ％。
(1) 伏安特性 当照射光的频率和强度一定时，光电 流随两极间电压变化的特性称为伏安特性，其曲 线如图 2 所示。
ห้องสมุดไป่ตู้图2
光电管的伏安特性曲线
U Y U m sin t
从图中可以看出，正向电压开始增加 时，光电流也增加，当电压增加到某一数值后， 光电流不再增加或增加很少，达到饱和，称为饱 和光电流，使光电流达到饱和的最小正向电压 Ub 称为饱和电压。另外，饱和光电流 IH 与光强 P 成 正比。从图2可知，极间电压为零时光电流并不为 零，这是因为有些光电子具有一定的初动能，即 使没有电场作用，也能到达阳极形成较小的光电 流。当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减 小但不立即降到零，直至反向电压达到时 Ua ，光 电流才为零， Ua 称为截止电压。这表明此时具有 最大动能的光电子也被反向电场所阻挡，应有
光电效应法测普朗克常数
思考题答案
1、光电效应的实验规律有哪几个方面？ 答：①当入射光的波长不变时，光电流的大小与入射光的强 度成正比。
②光电子的最大动能与入射光的强度无关，仅与入射光的 频率有关，频率越高，光电子的动能就越大。
仪器简介
②光电子的最大动能与入射光的强度无关，仅与入射光的频率有关，频率越高，光电子的动能就越大。
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遏止电压。
然后细测，在电流明显变化的电压值附近，仔细读出入射光照射下不同电压所对应的的光电流；
2、测量光电管的暗电流
（1）让光源出射孔对准暗盒窗口，并使暗盒离开光源30～50cm放大器“倍率”置×10-6。
最后作图找拐点，拐点所对应的电压就是遏止电压。
实验完毕，用遮光罩分别罩住光源出光孔和光电管进光孔。
（2）顺时针缓慢旋转“电压调节”旋钮，并合适地改变“电压量程”和“电压极性”关系。
答：采用加长遮光筒、光电管背对室内光源的办法即可减小室内杂散光对实验的干扰。
“倍率”置“短路”，“电流极性”置“－”， “工作位置”置“ＤＣ”，“电压极性”置“－”， “电压量程”置“－3.0V或2.8V”，”电压调节”反时针 调到最小状态 ３、更换滤色片时，要先将光源出光孔遮住，决不能使 光源直接照射光电管。
实验完毕，用遮光罩分别罩住光源出光孔和光电管 进光孔。 ４、实验中不能随便关闭汞灯，实验完毕，经教师检查 合格后，再关闭汞灯。
光3、电手效动应测法光测电普管朗的克I～常5V数、特性怎样减小室内杂散光对实验的干扰？
6 、 本 实 验 是 如 何 测 量 普 朗 克 常 数 的 ？ 请 简 述 从短波长起小心地逐次换入滤色片，仔细读出不同频率的入射光照射下的光电流。
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？。
5 实验五 光电效应法测量普朗克常数
普朗克常数 h 是 1900 年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量 子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是 否需要用量子力学来描述的依据。 1905 年爱因斯坦发展了辐射能量 E 以 h ( 是光的频率 )为不连续的最小单位的量子化思想， 成功地解释了光电效应实验 中遇到的问题。1916 年密立根用光电效应法测量了普朗克常数 h，同时证实 了光量子能量方程式的成立。光电效应实验有助于我们了解量子物理学的发展 及对光的本性认识。今天，光电效应已经广泛地应用于现代科学技术的各个 领域，利用光电效应制成的光电器件已成为光电自动控制、微弱光信号检测 等技术中不可缺少的器件。 一、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．掌握光电效应法测定普朗克常数 h。 3．用三种数据处理方法分析实验结果。 二、实验仪器 BEX-8504 型光电效应实验仪。 DH-GD-3 型普朗克测定仪。 具体包括：可调直流（恒压）电源，微电流测量仪，高压汞灯，滤光片 （中心波长：365 nm、405 nm、436 nm、546 nm、577 nm） 、光阑（2 mm，4 mm， 8 mm） 、光电管、导轨、遮光罩。 三、实验原理 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的，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，阴极上的电子吸收了光子的能 量后逸出金属阴极表面并被阳极所俘获，形成光电流。 1. 光电流与外加电压大小的关系 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 IH， 饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当阳极和阴极之间加上反向电 压时，光电流迅速减小。实验中发现，存在一个遏止电位差 Ua，当电位差达到 这个值时，光电流为零。 1
光电效应测普朗克常数思考题汇总
一、光电效应的定义电子在光的作用下从某些物质表面发射出来的现象称为光电效应。
逸出来的电子称为光电子。
光电效应分为内光电效应和外光电效应。
内光电效应是指被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。
单光子的光电效应是指某一时刻物质表面的每个电子只吸收一个光子，这也是通常所说的光电效应。
如果单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，即一个电子可以同时吸收两个及两个以上的光子，就称为多光子的光电效应。
在此情况下，光电效应的规律有相应的变化：1. 光电流与入射光强的n 次幕成正比，而不限于线性关系；2. 入射光强决定能否产生n 光子光电效应，由推广的爱因斯坦光电效应方程A nh E -=νmax 可知，它对光电子的最大动能是有影响的；3. 红限（极限频率）已经失去原有的意义，在原来单光子的光电效应下，钠、金、银、钨、镍等需用绿蓝光（甚至紫外光）才能产生光电效应，现在红色（甚至红外）的激光都能使这些金属产生光电效应。
电光效应是指将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
比如某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化。
电光效应包括泡克耳斯效应和克尔效应。
二、光电效应可以测普朗克常数的原理爱因斯坦光电效应方程为A mv h +=2021ν (1) 式中，A 为金属的逸出功，2021mv 为光电子获得的初始动能。
根据该式，入射到金属表面的光频率越高，逸出的光电子动能越大，所以即使光电管阳极电势低于阴极电势时也会有光电子到达阳极形成光电流，直至两极电势差低于截止电压，光电流才为零。
此时有关系20021mv eU =(2) 将(2)式代入(1)式可得 A h eU -=ν0即eA e h U -=ν0 上式表明截止电压0U 是入射光频率ν的线性函数，直线斜率/k h e =。
实验二十 用光电效应测定普朗克常数
【预习思考题】
1．怎样观察暗电流？
2．怎样测量某一频率 的入 射光所对应的截止电压 Us ？实
验测量中截止电压 Us 是不是对应于电流 I=0 的点？
3．截止电压 Us 和入射光频率 测定什么常数？
的关系式怎样？由此式可以
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满度 倍率 短路
电 流
工扫 作描
M
A
极 选平
性 择移
V
电电 电 压压 压 极量 调 性程 节
零点 满度 地
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电源
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实验二十 用光电效应测定普朗克常数
【实验内容】 3．测量光电管的伏安特性曲线 （1）将光源出射孔对准光电管暗盒窗口（目测），测量放 大器“倍率”置合适的档（例如×10-5 档）. 取去光电管暗盒上的遮光罩，换上滤色片。“电压调节” 从 -3 伏特调起，缓慢增加，先观察一遍不同滤色片下的电 流变化情况，记下电流偏离零点发生明显变化的电压范围， 以便多测几个实验点。 （2）在粗测的基础上进行精确测量并记录。从短波长起小 心地逐次更换滤色片（切忌改变光源和光电管暗盒之间的 相对位置），仔细读出不同频率入射光照射下的光电流， 随电压的变化数据。
（2）顺时针缓慢调节“电压调节”旋钮、并合理地改变 “电压量程”和“电压极性”开关，并注意“电流极性” 开关的正确选择，以保证能正确反映出电流指示值来。测 量从 -3～+3 伏特不同电压下相应的电流值（电流值＝倍率 ×电表读数）. 此时所读得的为光电管的暗电流。
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A
短路
表指满度。
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光电效应测定普朗克常量思考题和实验误差答案[整理]
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光电效应测定普朗克常量思考题和实验误差答案光电效应测定普朗克常量【预习思考题】1．一般来说，光电管的阳极和阴极的材料不同，它们的逸出功也不同，而且阴极的逸出功总是小于阳极的逸出功，因此它们之间的接触电势差在K-A空间形成的是一个反向阻挡电场，试定量说明接触电势差对光电管伏安曲线的影响？答：接触电势差使光电管伏安曲线向右平移。
2．什么是遏止电势差Uc？影响遏止电势差确定的主要因素有哪些？在实验中如何较精确地确定遏止电势差？答：在阴极光电效应中，当光电管两端加上反向电压时,阴极光电流迅速减小,但直到反电压达到某个Uc时阴极光电流才为零, Uc称为阴极光电流遏止电势差。
影响阴极光电流遏止电势差确定的主要因素有二：1.当光照射到阴极时，必然有部分光漫反射至阳极，至使阳极产生光电效应并发射光电子，这些光电子很易到达阳极而形成阳极光电流；2.当光电管无任何光照时，在外加电压作用下仍会有微弱电流流过，我们称之为光电管的暗电流。
在实验中较精确地确定阴极光电流遏止电势差的方法是：拐点法3．如何由光电效应测出普朗克常量h？答：由实验得到遏止电势差Uc和照射光的频率的直线关系，由直线斜率可求出h【分析讨论题】1．根据遏止电势差Uc与入射光频率的关系曲线，请大致确定阴极材料逸出功与阳极材料逸出功之间的差值？答：2．在用光电效应测定普朗克常量的实验中有哪些误差来源？在实验中是如何减小误差的？你有何建议？答：在用光电效应测定普朗克常量的实验中的误差来源主要来自单色光不够严格以及阴极光电流的遏止电势差的确定，而影响阴极光电流遏止电势差确定的主要因素有光电管的阳极光电流和光电流的暗电流。
在实验中主要通过分析阳极光电流和暗电流的特点(阳极光电流在反向区域几乎呈饱和状态,而暗电流很小,且电流随电压线性变化，它们均对阴极光电流在Uc显著拐弯的性质无影响)，在实验中通过对实际光电流测定,找到曲线拐点的方法来精确地求得Uc的。
单色光的获得尽可能用精度较高的单色仪获得,而不用滤色(片)的方法获得；此外应尽量减小反射到阳极的散射光，适当提高光电管的真空度以及二电极之间的距离，以减小暗电流的大小。
大学物理实验光电效应测普朗克常数课后问题解答
光电效应测普朗克常数1.简述爱因斯坦光电效应方程的物理意义E=hv-W一束光打到一块金属上，光的；频率是v ，我们知道 hv 是一个光子的能量，即这束光的最小的能量，金属中电子要摆脱原子核的束缚飞出金属表面就需要吸收能量，及吸收一个光子，但是如果光子的能量不足以让电子飞出金属表面，电子式飞不出来的，我们就没看到有光电子。
若是能量大于所需能量（即逸出功W），就可以发生光电效应（更确切的说是外光电效应，还有一个就是内光电效应，即吸收了光子发生跃迁，没有脱离金属），并且多余的能量转化为光电子的动能，即E2.举例说明光电效应的应用利用光电效应可以把光信号转变为电信号，动作迅速灵敏，因此利用光电效应制作的光电器件在工农业生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用．光电管就是应用最普遍的一种光电器件．光电管的类型很多．图7-3甲是其中的一种．玻璃泡里的空气已经抽出，有的管里充有少量的惰性气体（如氩、氖、氦等）．管的内半壁涂有逸出功小的碱金属作为阴极K．管内另有一阳极A.使用时照图7-3乙那样把它连在电路里，当光照射到光电管的阴极K时，阴极发射电子，电路里就产生电流．光电管不能受强光照射，否则容易老化失效．光电管产生的电流很弱，应用时可以用放大器把它放大．光控继电器工业生产中的大部分光电控制设备都用光控继电器．图7-4是光控继电器的示意图．它由电源、光电管、放大器、电磁继电器几部分组成。
当光照射光电管时，光电管电路中便产生电流，经放大器放大后，使电磁铁M磁化，把衔铁N吸住；没有光照射光电管时，电路中没有电流，衔铁N在弹簧的作用下就自动离开M．如果把衔铁N跟控制机构相连，就可以达到自动控制的目的．光控继电器在工业上可以用于产品的自动计数、安全生产等方面．用于自动计数时，可以把产品放在传送带上，光源和光电管分别放在传送带的两侧，每当传送带上输送过去一个产品时，光线被挡住一次，光控继电器就放开衔铁一次，由衔铁控制的计数器的数字就加一．工人在冲床、钻床、锻压机械上劳动时，如有不慎，容易出事故．为保证安全，可以在这些机床上安装光控继电器．当工人不慎将手伸入危险部位时，由于遮住了光线，光控继电器就立即动作，使机床停下来，避免事故的发生．有声电影最早的电影是没有声音的．后来虽然有了声音，但那是靠留声机来配合影片播放的．声和影配合不好时，效果当然不好．我们现在能够看到声和影完全配合一致的有声电影，还是多亏了光电管．影片摄制完后，要进行录音．录音时通过专门的设备使声音的变化转变成光的变化，从而把声音的“像”摄制在影片的边缘上，形成宽窄变化的暗条纹，这就是影片边上的音道．放映电影时，利用光电管把“声音的照片”还原成声音．方法是：在电影放映机中用强度不变的极窄的光束照射音道，由于影片上各处的音道宽窄不同，所以在影片移动的过程中，通过音道的光的强度也就不断变化；变化的光射向光电管时，在电路中产生变化的电流，把电流放大后，通过喇叭就可以把声音放出来．3.何谓电子逸出功电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量,称为逸出功。
光电效应测普朗克常数
实验三 光电效应测普朗克常数【试验目的】通过实验了解光的量子性，测量光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的截止电压，验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。
【实验仪器】普朗克常数测定仪，高压汞灯，光电管【注意事项】１．必须在了解仪器的使用规则后方可进行实验。
２．滤色片是经精选和精加工的，更换时注意避免污染，使用前应用擦镜纸认真揩擦以保证良好的透光。
３．更换滤色片时应先将光源出射孔遮盖，实验完毕后应用遮光罩盖住暗盒光窗，以免强光照射阴极缩短光电管寿命。
４．光源射出的光必须直射光电管的阴极，此时暗盒可作左右及高低调节。
为避免光线直射阳极，测试时光窗处宜加φ4～6毫米的光阑。
５．测量放大器须充分预热，测量才能准确。
接线时先接好地线，后接信号线，注意不能将输出端与地短路，以免烧毁电源【实验原理】在光的照射下，从金属表面释放电子的现象称为光电效应。
光电效应的基本规律可归纳为：光电流与光强成正比；入射光频率低于某一临界值0v 时，不论光的强度如何，都没有光电子产生，称0v 为截止频率；光电子的动能与光强无关，与入射光频率成正比。
爱因斯坦突破了光的能量连续分布的观念，他认为光是以能量hv E =的光量子的形式一份一份向外辐射。
光电效应中，具有能量hv 的一个光子作用于金属中的一个自由电子，光子能量hv 或者被完全电子吸收，或者完全不吸收。
电子吸收光子能量hv 后，一部分用于逸出功ϕe ，剩余部分成为逸出电子的最大动能为ϕe hv mv -=2max（ 1）此式称为爱因斯坦方程。
式中h 为普朗克常数，公认值为6.626176×10-34s J ⋅。
即存在一截止频率，此时吸收的光子能量恰好用于电子逸出功，没有多余的动能。
由上式可知，当0=-ϕe hv 时，则022=mv ，存在一截止频率0v ，此时吸收的光子能量hv 恰好用于电116——图子逸出功ϕe ，没有多余能量。
因而当ϕe hv <时没有光电流，只有入射光的频率0v v >时才有光电流。
光电效应测普朗克常量思考题
光电效应测普朗克常量思考题1、什么叫光电效应？答：光电效应是指物质吸收光子（photon）并激发出自由电子的行为。
当金属表面在特定的光辐照作用下，金属会吸收光子并发射电子（electron），发射出来的电子叫做光电子（photoelectron）。
当光子把光电子弹出时,光子本身已经没有能量了。
由公式所推:。
光的波长需小于某一临界值（相等于光的频率高于某一临界值）时方能发射电子，其临界值即为极限频率和极限波长，频率满足。
临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度，这一点无法用光的波动性解释。
根据光的波动理论，光的能量仅与光强有关。
还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。
可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，电子的产生都几乎是瞬时的，不超过秒。
正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
这种解释为爱因斯坦所提出。
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。
（光电效应原理可以查看该词条，此处不做赘述）光电导效应：当入射光子射入到半导体表面时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其自生电导增大。
光生伏特效应：当一定波长的光照射非均匀半导体（如PN结），在自建场的作用下，半导体内部产生光电压。
[1]光照射到半导体或绝缘体的表面时，使物体内部的受束缚电子受到激发，从而使物体的导电性能改变。
这就称为内光电效应。
显然照射的辐射通量愈大，则被激发的电子数愈多，该物体的电阻值就变的愈小。
外光电效应外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。
当金属表面在特定的光辐照作用下，金属会吸收光子并发射电子，发射出来的电子叫做光电子。
实验讲义-光电效应和普朗克常数的测量
实验--光电效应和普朗克常数的测量1887年德国物理学家H.R.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。
赫兹的论文《紫外光对放电的影响》发表在1887 年《物理学年鉴》上。
论文详细描述了他的发现。
赫兹的论文发表后，立即引起了广泛的反响，许多物理学家纷纷对此现象进行了研究，用紫外光或波长更短的X 光照射一些金属，都观察到金属表面有电子逸出的现象，称之为光电效应。
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，促进了光量子理论的建立和近代物理学的发展，现在光电效应以及根据光电效应制成的各种光电器件已被广泛地应用于工农业生产、科研和国防等各领域。
【实验目的】① 通过实验加深对光的量子性的认识；② 验证爱因斯坦方程，并测量普朗克常数以及阴极材料的“红限”频率。
【实验原理】一、光电效应及其实验规律当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，所产生的电子称为光电子。
研究光电效应的实验装置如图4.3.1所示，入射光照射到阴极K 时，由光电效应产生的光电子以某一初动能飞出，光电子受电场力的作用向阳极A 迁移而构成光电流。
一定频率的光照射阴极K 所得到的光电流I 和两极间的电压U 的实验曲线如图4.3.2所示。
随着光电管两端电压的增大,光电流趋于一个饱和值m I ，当U ≤S U 时，光电流为零，S U 称为反向遏止电压。
总结所有的实验结果，光电效应的实验规律可归纳为：（1） 对于一种阴极材料，当照射光的频率确定时，饱和光电流m I 的大小与入射光的强度成正比。
kAGV入射光光电管 图4.3.1光电效应实验装置示意图 0US U图4.3.2 U ——I 特性曲线（2） 反向遏止电压S U 的物理含义是：当在光电管两端所加的反向电压为S U 时，则逸出金属电极K 后具有最大动能的电子也不能到达阳极A ，此时2max21mV eU S = （4.3.1） 实验得出光电子的初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关。
光电效应测定普朗克常数
光电效应测定普朗克常数(FB807光电效(普朗克常测定仪实验讲义杭州精科仪器有限公司光电效应测定普朗克常数当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被物体所吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使这些电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应。
在光电效应这一现象中，光显示出它的粒子性，所以深入观察光电效应现象，对认识光的本性具有极其重要的意义。
普朗克常数h是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。
1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为的光子其能量为h *。
当电子吸收了光子能量h八.之后，一部分消耗与电子的逸出功W，1 2另一部分转换为电子的动能m・v ,即21 2 m * v2 = h • . _ W （1）2上式称为爱因斯坦光电效应方程。
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，并在当时的条件下，较为精确地测得普朗克常数为：h =6.57 10⑶焦尔•秒，其不确定度大约为0.5%。
这一数据与现在的公认值比较，相对误差也只有0.9 %。
为此，1923年密立根因这项工作而荣获诺贝尔物理学奖。
目前利用光电效应制成的光电器件和光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和科研中不可缺少的重要器件。
【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】光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD是光电管，K是光电管阴极，A为光电管阳极，G为微电流计，V为电压表，E为电源，R为滑线变阻器，调节R可以得到实验所需要的加速电位差U AK。
光电管的A、K之间可获得从- U到0再到U连续变化的电压。
实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为：365nm, 405nm, 436nm ,546nm ,577nm。
光电效应与普朗克常数的测量
物理实验报告实验名称：光电效应与普朗克常数的测量学院：xxx 专业班级：xxx 学号：xxx 学生姓名：xxx实验预习题成绩：预习题（一空一分，共10分）1.(单选题)某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应(C)A. 延长光照时间B. 增大光的强度C. 换用波长较低的光照射D. 换用频率较低的光照射2.(单选题)用绿光照射一光电管,能产生光电效应.欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应(D)A. 改用红光照射B. 增大绿光的强度C. 增大光电管上的加速电压D. 改用紫光照射3.(单选题)光电效应仪的光电管暗盒的入光口处(C)A. 可以直接入射汞灯光线B. 可以直接入射自然光C. 必须加盖遮光盖或者滤光片或者透光片D. 没有特殊要求4.(单选题)在实验中,滤光片波长越长,饱和电流的值越来越小,原因是(A)A. 波长越长,光子能量越小B. 波长越长,光子能量越大C. 波长越长,光强越小D. 波长越长,光强越大5.(填空题)光电子的初动能与入射光(A)呈线性关系，而与入射光的(B)无关A：频率 B：强度 C：加速电压值 D：材料6.(填空题)光电流随加速电位差U的增加而(E)，加速电位差增加到一定量值之后，光电流强度达到饱和值I，I与(A)成正比，而与入射光的(B)无关。
A: 频率 B: 光强 C:加速电压 D: 材料 E: 增加 F: 减少7.(判断题)在光电效应实验中，光照越强，光电子初动能越大，因而遏止电压越高(B)。
A: 正确 B: 错误原始数据记录成绩：实验报告正文成绩：（内容包括名称，目的，仪器，原理，内容，数据处理，误差计算及分析，注意事项）一、实验名称光电效应与普朗克常数的测量二、实验目的: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、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并用以测定普朗克常数4、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三、实验仪器光电管,光源（汞灯）滤波片组（577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm 滤波片，50%、25%，10%的透光片）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。
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题光电效应测定普朗克常量实验报告思考题引言：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。
这一现象的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
本实验旨在通过测定光电效应的实验数据，来计算出普朗克常量h的数值。
实验方法：实验中我们使用了一块金属板作为光电效应的观测对象。
首先，我们将金属板放置在真空室内，并通过光源照射金属板。
然后，我们使用一个电流计来测量金属板上产生的电流。
我们可以通过改变光源的强度、波长和金属板的电压来观察光电效应的变化。
实验结果：在实验过程中，我们发现光电效应的电流与光源强度和波长有关。
当光源的强度增加时，金属板上的电流也随之增加。
而当光源的波长改变时，金属板上的电流也会发生变化。
这些结果与光电效应的基本原理相符合。
实验讨论：在实验中，我们可以通过测量不同光源强度下的电流来确定光电效应的阈值。
阈值是指光源的最低强度，当光源强度低于该值时，金属板上不会产生电流。
通过测量不同波长下的阈值，我们可以得到普朗克常量h的数值。
然而，在实际操作中，我们发现测量光电效应的阈值并不容易。
首先，光源的强度很难精确控制，因为光源的强度可能会随着时间的变化而发生变化。
其次，金属板的电压也会对光电效应的测量结果产生影响。
当金属板的电压较高时，光电效应的电流会受到电场的影响而减小。
因此，在实际操作中，我们需要仔细控制金属板的电压，以确保测量结果的准确性。
此外，实验中我们还发现光电效应的电流与光源的波长有关。
根据经典物理学的理论，我们可以预测光电效应的电流与光源的波长成反比关系。
然而，在实验中我们观察到了一些异常的现象。
当光源的波长较短时，金属板上的电流并不随着波长的减小而增加。
这可能是由于实验中存在其他因素的影响，例如金属表面的污染或光源的不稳定性。
为了更准确地研究光电效应的规律，我们需要进一步研究这些因素对实验结果的影响。
结论：通过本实验，我们成功观测到了光电效应的现象，并利用实验数据计算出了普朗克常量h的数值。
光电效应和普朗克常数实验报告
物理实验报告实验名称：光电效应与普朗克常量的测量学院：安全与应急管理工程学院专业班级：安全1802学号：2018003964学生姓名：王朝春实验成绩实验预习题成绩：预习题（一空一分，共10分）1.(单选题)某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应(C)A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较低的光照射D.换用频率较低的光照射2.(单选题)用绿光照射一光电管,能产生光电效应.欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应(D)A.改用红光照射B.增大绿光的强度C.增大光电管上的加速电压D.改用紫光照射3.(单选题)光电效应仪的光电管暗盒的入光口处(C)A.可以直接入射汞灯光线B.可以直接入射自然光C.必须加盖遮光盖或者滤光片或者透光片D.没有特殊要求4.(单选题)在实验中,滤光片波长越长,饱和电流的值越来越小,原因是(A)A.波长越长,光子能量越小B.波长越长,光子能量越大C.波长越长,光强越小D.波长越长,光强越大5.(填空题)光电子的初动能与入射光(B)呈线性关系，而与入射光的()无关A：频率B：强度C：加速电压值D：材料6.(填空题)光电流随加速电位差U的增加而(E)，加速电位差增加到一定量值之后，光电流强度达到饱和值I，I与(B)成正比，而与入射光的(A)无关。
A:频率B:光强C:加速电压D:材料E:增加F:减少7.(判断题)在光电效应实验中，光照越强，光电子初动能越大，因而遏止电压越高(B)。
A:正确B:错误原始数据记录成绩：波长λ(nm)365.0404.7435.8546.1577.014Hz)8.2147.408 6.879 5.490 5.196频率v(×10(V)-1 1.62 1.180.920.320.26截止电压U(V)-2 1.62 1.190.930.320.24截止电压U(V)-3 1.62 1.200.920.320.26截止电压U平均U1.620 1.1900.9230.3200.253实验报告正文成绩：（内容包括名称，目的，仪器，原理，内容，数据处理，误差计算及分析，注意事项）一、实验名称光电效应和普朗克常量的测定二、实验目的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。
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题实验报告光电效应测定普朗克常量实验目的：通过测定光电效应中电子的最大动能，确定波长和光强不同的光对材料的逸出功。
再将电子最大动能与光的频率作图，得出普朗克常量。
实验器材：汞灯、单色光滤片、电子倍增器、电位差相差放大器、测量电池、导线、电源，等。
实验原理：光电效应是女王物理学的重要实验之一。
电子最早是在金属中发现的。
当光射到金属上时，电子从金属表面逸出。
研究表明，如果把波长不同、但光强相等（I=常数），且在材料的不同表面逆向衰减的光照射在金属表面上，则引起的电子的动能也是不同的。
当光波长变短时，它的光子含能量增加，电子动能也会增加。
但是，当光波长小到一定极限时，即使光强再大，电子也不会从金属表面逸出。
这个极限波长与材料的逸出功有关。
公式：hν=KEmax+W其中，h是普朗克常量，ν是光的频率，KEmax是电子的最大动能，W是光电子材料的逸出功。
在实验中，由于工艺条件、材料的不同，逸出功一般都不同，但如果用固定波长的光照射金属，光照射金属表面的光强增加时，逸出光电子的动能也会随之增加，不过当动能KEmax达到一定值时，逸出光电子动能就不增加了，这一最大值与光子的频率有关。
实验步骤：1. 先将实验器材安装好,并连接好电路。
2. 利用单色光滤片选出一定波长的单色光，将汞灯的光照射至检波器上，调整电压至最小值，从数据检测设备上读出最小值。
3. 用单色光滤片阻挡掉特定波长的光，读出数据检测设备上电流值的增加量，记录下数据。
4. 得到不同波长的单色光下的最小电压和给定的电流值。
结论：根据实验结果，我们可以得到电压和波长（λ）的散点图，由这个图像再采用拟合直线的方法得到斜率，即为普朗克常量。
根据实验得到的散点图，我们可以总结出精确的电压值，λ的波长值，最后提取斜率即可。
最终，我们可以得到实验值与理论值及其误差。
大学物理实验2之光电效应法测普朗克常量
5. 操作步骤和要领
5. 操作步骤和要领 5.1 安全注意事项 • 汞灯一旦开启，不要随意关闭。 • 本实验不必要求暗室环境，但应避免背景光强的变化。 • 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。
• 实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖！ • 仪器不宜在强磁场、强电场、强振动、高温度、带辐射物质的环境下工作。 • 仪器存放时应置于通风干燥处，加防尘罩。
截电压U0 与入射光频率具有线性关系。
3. 实验原理 A
U0
0
U0 ～ 曲线
G －V +
R －E +
光电效应实验原理图
3. 实验原理
3.2 实验规律 (3) 在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比于 入射光强P。
I
I m2 I m1
P2 P1
P2 P1
8. 实验数据记录及处理 8.2 测量截止电压
表2 测量截止电压数据整理换算表
要求： （1）假设截止电压和入射光频率是一个线性关系：Ua=kv+b, 通过最小二 乘法求出斜率k和截距b。计算中请写出详细过程并带入具体数据。 （2）通过此斜率k计算出普朗克常量h。计算h与公认值比较的相对误差。 （3）根据截距b计算出金属的脱出功A。并查阅实验所用的活性金属材料 的脱出功进行比较，给出相对误差。
代表人物：
惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695）
提出光是“机械波”
完成光的干涉实验，证明光的波动性
托马斯·杨（Thomas Young，1773-1829）
菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel，1788-1827）
完成衍射实验，成功地演示了明暗相间的衍射图样
光电效应测普朗克常数思考题汇总
一、光电效应的定义电子在光的作用下从某些物质表面发射出来的现象称为光电效应。
逸出来的电子称为光电子。
光电效应分为内光电效应和外光电效应。
内光电效应是指被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。
单光子的光电效应是指某一时刻物质表面的每个电子只吸收一个光子，这也是通常所说的光电效应。
如果单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，即一个电子可以同时吸收两个及两个以上的光子，就称为多光子的光电效应。
在此情况下，光电效应的规律有相应的变化：1. 光电流与入射光强的n 次幕成正比，而不限于线性关系；2. 入射光强决定能否产生n 光子光电效应，由推广的爱因斯坦光电效应方程A nh E -=νmax 可知，它对光电子的最大动能是有影响的；3. 红限（极限频率）已经失去原有的意义，在原来单光子的光电效应下，钠、金、银、钨、镍等需用绿蓝光（甚至紫外光）才能产生光电效应，现在红色（甚至红外）的激光都能使这些金属产生光电效应。
电光效应是指将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
比如某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化。
电光效应包括泡克耳斯效应和克尔效应。
二、光电效应可以测普朗克常数的原理爱因斯坦光电效应方程为A mv h +=2021ν (1) 式中，A 为金属的逸出功，2021mv 为光电子获得的初始动能。
根据该式，入射到金属表面的光频率越高，逸出的光电子动能越大，所以即使光电管阳极电势低于阴极电势时也会有光电子到达阳极形成光电流，直至两极电势差低于截止电压，光电流才为零。
此时有关系20021mv eU =(2) 将(2)式代入(1)式可得 A h eU -=ν0即eA e h U -=ν0 上式表明截止电压0U 是入射光频率ν的线性函数，直线斜率/k h e =。
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一、光电效应的定义电子在光的作用下从某些物质表面发射出来的现象称为光电效应。
逸出来的电子称为光电子。
光电效应分为光电效应和外光电效应。
光电效应是指被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。
光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。
单光子的光电效应是指某一时刻物质表面的每个电子只吸收一个光子，这也是通常所说的光电效应。
如果单位体积同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，即一个电子可以同时吸收两个及两个以上的光子，就称为多光子的光电效应。
在此情况下，光电效应的规律有相应的变化：1. 光电流与入射光强的n 次幕成正比，而不限于线性关系；2. 入射光强决定能否产生n 光子光电效应，由推广的爱因斯坦光电效应方程A nh E -=νmax 可知，它对光电子的最大动能是有影响的；3. 红限（极限频率）已经失去原有的意义，在原来单光子的光电效应下，钠、金、银、钨、镍等需用绿蓝光（甚至紫外光）才能产生光电效应，现在红色（甚至红外）的激光都能使这些金属产生光电效应。
电光效应是指将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
比如某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化。
电光效应包括泡克耳斯效应和克尔效应。
二、光电效应可以测普朗克常数的原理爱因斯坦光电效应方程为A mv h +=2021ν (1) 式中，A 为金属的逸出功，2021mv 为光电子获得的初始动能。
根据该式，入射到金属表面的光频率越高，逸出的光电子动能越大，所以即使光电管阳极电势低于阴极电势时也会有光电子到达阳极形成光电流，直至两极电势差低于截止电压，光电流才为零。
此时有关系20021mv eU =(2) 将(2)式代入(1)式可得 A h eU -=ν0即eA e h U -=ν0 上式表明截止电压0U 是入射光频率ν的线性函数，直线斜率/k h e =。
只要用实验方法得出不同频率对应的截止电压，求出直线斜率，就可以算出普朗克常数h 。
三、普朗克常数的重要性1900年普朗克为了解释黑体辐射实验，引入了能量交换量子化的假说：νεh =。
其中普朗克常数h 的意义是，量子化的量度，即它是不连续性（分立性）程度的量度单位。
普朗克常数的重要性如下。
1. 普朗克常数是量子力学的基石与灵魂纵观量子理论，普朗克常数h 是其基石与灵魂。
只有与它携手，才能跨入量子物理的大门。
只要跨入量子理论的大门，就随处可以看到它的身影。
从经典物理到量子物理，这是质的飞跃。
在发生这种质的飞跃中，普朗克常数h 起到了至关重要的作用。
量子力学是诞生于二十世纪的伟论，它与相对论共同构成了新物理学的辉煌。
伴随着量子论的建立，普朗克常数h 登上了现代物理学的舞台，并从此成为量子理论的基石。
可以设想，如果没有普朗克常数h ，量子力学是无法建立的。
无论是海森堡、狄拉克创立的矩阵形式的量子力学，还是德布罗意、薛定谔创立的波动形式的量子力学，普朗克常数都起到了基石与灵魂的作用。
1925年，德国物理学家海森堡根据“原子理论应当基于可观测量”的思想，指出与物理学可观测量密切相关的在于两个玻尔轨道，而不是一个轨道。
如果每个可观测量与两个因素有关，要将两个因素决定的某种性质的一组量整体表述出来，这正是数学中的矩阵。
将物理学中的可观测量作为矩阵中的元素，将每个元素与两个轨道（确切地说是两种状态）相联系，从而建立一个力学变量与一个矩阵的关系，这正是海森堡建立描述微观粒子行为的矩阵力学的基本思想。
矩阵运算不满足乘法交换律。
然而，通常的动力学变量却不具备这一性质。
要将矩阵力学与已有的动力学理论相协调，必须找到它们之间的变换关系。
奇妙的是此前一百多年哈密顿建立的动力学方程对此可以发挥作用。
海森堡发现，只要将哈密顿形式的力学方程中出现的泊松括号作如下变换[]π2,ih ba ab b a -→所得到的动力学方程则服从非交换性。
这就是说，有了上述变换，一切已有的动力学模型都能得到对应的海森堡矩阵力学模型。
按照哈密顿动力学理论，任何一个动力学变量u 有如下方程[]H u dtdu ,= H 是哈密顿力学理论中的总能量。
结合泊松括号的变换，可以得到π2ihHu uH dt du -=这样就建立了所有动力学方程与海森堡矩阵力学的对应关系。
由此可见，海森堡是通过泊松括号的变换将普朗克常数h 引入，从而建立了矩阵形式的量子力学理论。
在这种变换中普朗克常数h 起了至关重要的作用。
作为另一种形式的量子力学理论是同年奥地利物理学家薛定谔在德布罗意物质波理论基础上建立起来的波动力学。
德布罗意提出的波函数概念建立了波与粒子的联系。
按照德布罗意的思想，与微观粒子状态想联系的是波函数，波函数),,,(t z y x ψ模的平方2),,,(t z y x ψ与粒子t 时刻出现在),,(z y x 处的几率相对应。
然而，德布罗意的理论仅仅适用于不受任何力作用的自由粒子，尚不是一种普遍的理论。
薛定谔接受了德布罗意的思想，研究了电场、磁场对粒子作用下的普遍情况，从而发展了这一理论。
在薛定谔所建立的波动力学理论中，一个关键性的环节是引入了算符对波函数),,,(t z y x ψ的作用。
引入动量算符P 与能量算符E∇-→π2ih P tih E ∂∂→π2 从而得到波函数随时间变化的规律，即薛定谔方程ψ+ψ∇-=∂ψ∂)(82222r u m h t ih ππ zk y j x i ∂∂+∂∂+∂∂=∇ 这样就建立了波动形式的量子力学基本方程。
由此可见，薛定谔是通过算符将普朗克常数h 引入，从而建立波动形式量子力学理论的。
在这种变换中，h 仍然起了至关重要的作用。
从本质上讲，海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学是等价的。
只是处理问题的方式不同。
无论是海森堡通过泊松括号的变换，还是薛定谔通过算符的作用，最终都是巧妙地将普朗克常数h 引入才建立量子力学理论的。
无论何种形式的量子力学理论，普朗克常数h 都起到了基石与灵魂的作用。
2. 普朗克常数是量子概念的基准普朗克常数h 的量纲是(能量×时间)，这正是作用量的量纲。
这说明h 是作用的最小单元，因此h 也称作“作用量子”。
无论是普朗克的能量子，还是爱因斯坦的光量子，最小能量与频率之比总要等于自然常数h 。
由于量子力学的诞生，产生了诸多与经典物理学完全不同的量子概念。
这些量子概念都与普朗克常数h 密切相关。
h 成为区分经典物理与量子物理的基准。
1）h 是不确定度的基准作为量子理论的一条基本原理是海森堡于1927年建立的不确定度原理。
不确定度原理指出：“不能以任意高的精确度同时测量粒子某些成对的物理性质。
”应用量子力学的理论可以证明，凡是乘积具有普朗克常数h 量纲的成对物理性质都不能以任意高的精确度同时确定。
而这种精确度正是以普朗克常数h 为基准的。
如粒子动量与坐标，能量与时间的不确定度关系是我们所熟知的4x h x P π∆∆≥ 4h t E π∆∆≥ 以h 为基准，应用不确定度关系可以对微观粒子物理量的不确定程度作出估计，从而决定是运用经典力学处理，还是运用量子力学方法处理。
如电子在数千伏电压加速下的速度约为710/m s ，速度的不确定度约为110/m s -。
711010-?,电子的运动可视为确定的，可用经典力学方法处理。
而电子在原子中的运动速度约为610/m s ,原子的线度约为1010m -，由不确定度关系可知，速度的不确定量约为610/m s ，这说明电子在原子中的运动并没有确定的轨道，不能用经典力学处理，须用量子力学方法处理。
2）h 是波粒二象性的基准波--粒二象性是微观粒子的基本属性。
微观粒子的行为是以波动性为主要特征，还是以粒子性为主要特征，依然是以普朗克常数h 为基准来判定。
在粒子物理学中，微观粒子的动量公式、能量公式是寓意深刻的。
动量公式为h p λ=能量公式为 E h ν=动量P 与能量E 是典型的描述粒子行为的物理量，波长λ与频率ν是典型的描述波动行为的物理量。
将描述波动行为的物理量与描述粒子行为的物理量用同一个公式相联系，这正寓意了波粒二象性。
而联系二者的正是普朗克常数h ，这的确是神来之笔。
根据上述公式可以了解动量为P 、能量为E 的粒子的波长与频率，结合相应的物理过程自然可以判断是粒子性呈主要特征，还是波动性呈主要特征。
3）h 是量子化条件的限度量子化条件是量子力学的基本特征。
继普朗克提出能量量子化条件之后，1913年玻尔提出的原子理论是富有创造性的。
玻尔在描述原子电子的运动时，创造性地引入量子化条件曾被狄拉克誉为人类超越经典理论所迈出的“最伟大的一步”。
虽然玻尔的理论并非自然的量子力学理论，但他最先将卢瑟福的原子核式模型与普朗克的量子论相结合，创造性地提出了原子电子的能级条件与电子运动的轨道角动量量子化条件。
玻尔于1913年7月在《哲学杂志》上以“论原子和分子结构”为题，发表了他的能级假说：“原子只能具有分立的能量值，能量值的改变与发射或吸收能量子E h ν=有关。
”并提出了原子电子的跃迁条件与轨道角动量的量子化条件(1,2,3,)n m nm E E h n ν-==L由此可见，在玻尔的原子理论中，量子化条件是十分重要的。
而这种量子化条件依然是以普朗克常数h 为基准的。
按照量子力学的理论，微观粒子的状态须受到量子化条件的制约。
1925年，泡利应用量子态、量子数的概念提出了著名的不相容原理：“在一个原子系统不可能有两个或两个以上的电子具有相同的状态。
”即原子的电子不能具有完全相同的量子数。
这一原理成为微观粒子状态的客观描述。
如在原子中，不仅原子能量是量子化的，诸如电子轨道角动量、轨道角动量的空间取向、自旋角动量等物理量也是量子化的。
轨道角动量量子化条件η)1(+=l l L轨道角动量的空间取向量子化条件ηl Z m L =自旋角动量的空间取向量子化条件ηS Z m S =不仅描述原子、电子等微观粒子的行为须用到量子化条件，在超导现象中，磁通量也须用到量子化条件。
对于非超导体，环形电流在环的磁通量可以取任意值。
然而，对于超导体，环形电流在环的磁通量却不可以取任意值。
因为超导电流在环流动时，要求波函数的相位须是2π的整数倍。
由此可见，量子化条件成为量子理论的重要特征。
而所有的量子化条件须以普朗克常数h 为基准。
3. 普朗克常数是一个神奇的常数纵观物理学中的基本常数，普朗克常数h 是最为神奇的。
在物理学基本常数中，有些是通过实验直接观测发现的，如光速c 、电子电量e 、真空磁导率0μ、真空电容率0ε等，也有一些是在建立相关定律、定理时被引入，或间接导出的，如万有引力恒量G 、阿伏加德罗常数A N 、玻尔兹曼常数K 等。