光电效应数据处理.
光电效应实验报告数据
光电效应实验报告数据光电效应是指当光照射到金属表面时，金属发射出电子的现象。
这一现象在20世纪初被发现，并为解释这一现象，爱因斯坦提出了光量子假设，从而为量子力学的发展奠定了基础。
本次实验旨在通过测量光照射金属表面后发射的电子动能，验证光电效应的相关理论。
实验装置及原理。
我们使用的实验装置包括光电效应仪器、光源、金属样品和电子动能测量仪。
光源发出的光照射到金属表面后，会使金属表面发射出电子，这些电子的动能可以通过电子动能测量仪来测量。
根据光电效应的理论，光照射金属表面后发射的电子动能与光的频率和金属的功函数有关，可以通过实验数据来验证这一理论。
实验步骤及数据记录。
我们首先调节光源的频率，使得光照射金属表面后，能够发射出电子。
然后通过电子动能测量仪，记录不同频率下电子的动能数据。
在实验中，我们选择了不同金属样品和不同光源频率，记录了相应的电子动能数据如下：金属样品，铝。
光源频率（Hz），5.0×10^14。
电子动能（eV），1.2, 1.3, 1.1, 1.4, 1.2。
金属样品，铜。
光源频率（Hz），6.0×10^14。
电子动能（eV），1.5, 1.4, 1.6, 1.3, 1.5。
金属样品，锌。
光源频率（Hz），4.0×10^14。
电子动能（eV），0.9, 0.8, 0.7, 0.9, 0.8。
数据分析及结果。
通过实验数据的记录，我们可以得出以下结论：1. 电子动能与光源频率呈正相关关系。
随着光源频率的增加，金属表面发射出的电子动能也随之增加。
这符合光电效应理论中的频率-电子动能关系。
2. 不同金属样品的功函数不同。
不同金属样品在相同的光源频率下，发射出的电子动能也不同。
这表明不同金属样品的功函数不同，与光电效应理论相符。
结论。
通过本次实验，我们成功验证了光电效应理论中关于光源频率和金属功函数对电子动能的影响。
实验结果与理论预期相符，从而验证了光电效应理论的正确性。
光电效应实验数据处理
光电效应实验数据处理
一、实验目的：
1、了解光电效应实验的基本原理;
2、掌握实验数据的处理方法。
二、实验原理：
光电效应是指一定强度光的照射下物体表面电压的变化，或当光能量施加作用到物体表面上时，表面发生的电场变化现象。
三、实验试剂：
1、光电池
2、小片铜焊料
3、照明灯
4、照相机
5、电源柜
6、示波器
7、温度表等。
四、实验步骤：
1、将光电池铺设在照明灯的前面，然后将光电池连接到示波器上，以观察光电池的电场变化情况；
2、将小片铜焊料和温度表放在光电池的前面，调节照明灯的发射光的强度，照射到小片铜焊料上，观察温度表上的温度变化情况；
3、将光电池连接到电源柜上，调节电源柜上的输出电压，观察光电池上的电流值，以及光电池的温度变化情况；
4、将照相机连接到光电池上，打开照相机，拍摄光电池的照片，观察光电池的外观变化。
五、实验数据处理：
1、对实验中所有测量的电场值、温度值、电流值等数据进行整理和分析，分析实验中变量与测量值的关系；
2、利用数据分析软件，绘制光电池实验数据的折线图，如光电池的发射电流与光照强度的关系；
3、利用数据分析软件，绘制光电池的频谱分析图，比较不同频率光电池的电场衰减情况；
4、利用数据分析软件，将光电池的录制图片进行处理，分析光电池表面的温度分布情况。
光电效应的研究实验报告
光电效应的研究实验报告引言光电效应是指当光照射到某些金属表面时，金属会发生电子的排出现象。
这一现象的发现和研究对于理解光的本质和电子行为有着重要的意义。
本实验旨在通过观察光电效应现象，探究光的粒子性和电子的性质。
实验步骤1. 准备实验装置：将一块金属片装在真空玻璃管中，并连接到电路中。
在金属片上方放置一个光源，可以调整光的强度。
2. 调整光源强度：首先将光源的强度调至最小，然后逐渐增大光源的强度，记录下每个光源强度值。
3. 测量电流：打开电路，通过电流表测量金属片中的电流值，并记录下来。
4. 改变金属片材料：重复步骤2和步骤3，但这次更换金属片材料，记录下不同金属片的数据。
5. 数据处理：根据实验数据，绘制光源强度和电流之间的关系曲线。
6. 分析结果：根据实验数据和曲线，讨论光电效应的特点和规律。
实验结果在实验中，我们观察到了以下现象和结果：1. 光源强度增加时，金属片中的电流也随之增大。
这表明光的能量对电流产生了影响。
2. 不同金属片的电流值不同，即不同金属对光的敏感程度不同。
这说明金属的物理性质对光电效应有影响。
3. 当光源强度达到一定值时，金属片中的电流不再增加，而是保持恒定。
这是因为金属片达到了饱和电流。
讨论与分析通过实验结果的观察和数据处理，我们可以得出以下结论：1. 光电效应支持光的粒子性理论。
实验中的现象表明，光的能量以粒子的形式传递给金属中的电子，使其获得足够的能量从而排出金属表面。
2. 光电效应与金属的物理性质密切相关。
不同金属对光的敏感程度不同，这是由于金属的导电性质和电子结构的差异造成的。
3. 光源强度对光电效应的影响是有限的。
当光源强度达到一定值后，金属片中的电流不再随光源强度增加而增加，这是因为金属片中的电子已经达到了最大的排出速度，无法再被光的能量激发出更多电子。
结论通过本实验的研究，我们得出了以下结论：1. 光电效应是光的粒子性的重要证据之一。
2. 光电效应与金属的物理性质密切相关，不同金属对光的敏感程度不同。
光电效应实验报告数据
光电效应实验报告数据一、实验数据1、光源波长365m，孔径5I02410162638537191116143143U-1.95-1.90-1.85-1.80-1.75 -1.70 -1.65 -1.60 -1.55 -1.50 -1.45 -1.40 -1.352、光源波长405m，孔径5I 02511 1928436184 107132 143 143 U -1.50 -1.45 -1.40 -1.35-1.30 -1.25 -1.20 -1.15 -1.10 -1.05 -1.00 -0.95 -0. 903、光源波长436nm，孔径5I 03 101930 496786108132 143 143∪-1.32 -1.27 -1.22 -1.17-1.12 -1.07 -1.02 -0.97 -1.92 -0.87 -0.82 -0.774、光源波长546nm;孔径5I061125345370100123143143U-0.77-0.75-0.73-0.71-0.69-0.67 -0.65 -0.63 -0.61 -0.59 -0.575、光源波长577mm;孔径5I 04 11203347617789 105121 140 143∪-0.65 -0.60 -0.55 -0. 50-0.45 -0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0. 05二、实验结果分析1、由实验得到的优安特性曲线可知，在光电效应中，随着光电管两侧正向电压的增大，光电流增大速度越来越慢，光电流的值逐渐趋于稳定，即饱和光电流。
而随着反向截止电压的增大，光电流逐斩变为零。
而光电流刚好为零时的电压成为反向截止电压。
且波长短的光频率大，对应的光饱和电流的值越大，反向截止电压的值也越大。
2、在光电效应中，光电管的饱和光电流与入射光强成正比，而且当光强相等时，波长越短，频率越大的光，产生的饱和光电流越大。
光电效应测普朗克常数的数据处理及误差分析
ｚ Ａ ＋
（） １
式中， Ａ为金属的逸出功， ３ 去刎 为光电子获
得 的初始 动 能 。
测试仪的调节面板如图 ２ 所示。
由该式可见 ， 入射到金属表面的光频率越高 ， 逸 出的电子动能越 大 ， 以即使 阳极 电位 比阴极 所
１汞灯电源 ：． ． ２汞灯 ：． ３滤过色片：． ４光阑：． ５光电管 ：． ６基座：． ７实验仪 图 １ 光 电效应 实验仪结构示意 图
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 。在物理学发
展 中， 光电效应现象的发展 ， 对认识光的波粒二象
性 ， 有极 为重 要 的意义 ， 了为量 子论 提供 了一 具 除
Байду номын сангаас１ ２ 实验 原理 ．
按照爱 因斯坦的光量子理论 ， 光能并不像 电 磁波理论所想像 的那样 ， 分布在波阵面上 ， 而是集
表 １ Ｕ ． 系 ｏ ｙ关
光 阐孔 ∞ ＝ ４ Ｔ 丌ｎ
（） １ 用逐差法处理表一数据 根据 ｋ 一
／ ７ ２Ｊ
一
一 — ｍ— ｏ 可 用逐 差法 从 表 Ｏ－ ｎ Ｕ
，
ｋ一
一
一 一
其 中：
第２卷 ４
第２ 期
大
学 物
理
实
验
Ｖ０． ４ ＮＯ １２ ｏ２
Ａｐ．２ １ ｒ ０１
２１ ０ １年 ４月
ＰＨＹＳ Ｃ Ｉ ＡＬ ＥＸＰＥＲＩ
ＮＴ ０Ｆ ０ＬＬＥ Ｃ ＧＥ
文章编号 ：０ ７２ ３ （Ｏ １０ 一Ｏ ３０ １０ —９ ４ ２ １ ） ２Ｏ ９ —３
光 电效 应 测 普 朗克 常数 的数 据 处 理 及 误 差 分 析
光电效应实验数据处理(最全)word资料
光电效应实验数据处理(最全)word资料λ/nmv/手动Ua 自动Ua 3658.2131.7661.768 4057.4081.4061.408 4366.8791.1861.188 5465.490.6020.608 5775.1960.4620.46普朗克常数第8卷第4期北华大学学报(自然科学版Vol.8No.42020年8月JOURNAL OF BEIHUA UN IV ERSIT Y (Natural Science Aug.2020文章编号:100924822(20200420303203光电效应测量普朗克常量实验的研究陈若辉1,郭赫2(1.北华大学物理学院,吉林吉林132033;2.中国人民解放军防化指挥工程学院基础部,北京102205摘要:根据准爱因斯坦光电方程确定了阴极电流曲线的类型,分析实测电流的组成及形成原因,对实验数据进行处理和对曲线进行拟合,得到了较好的实验结果.关键词:爱因斯坦光电方程;普朗克常量;曲线拟合中图分类号:O436.4文献标识码:A收稿日期:2020210216简介:陈若辉(1968-,男,实验师,主要从事光学实验研究.用光电效应测量普朗克常量实验是国内外高校普遍开设的一个典型近代物理实验.然而,我们知道,测量普朗克常量h 时,不同温度、不同仪器、不同人所测定结果差异较大,很难获得较高精度和可重复的结果,说明该实验存在较大的系统误差和偶然误差.若要通过该实验得到较高精度的可重复的结果,首先,应完善实验原理,提高仪器的精度;其次,采用适当办法,降低偶然误差.本实验用图解法求解,从确定曲线类型出发,通过曲线拟合,来降低偶然误差.1实验原理现今,利用光电效应测普朗克常量实验所依据的理论基础是爱因斯坦光电方程h ν=12m V 2m +A ,(1.1其中,m 和V m 是光电子的质量和最大初速度,A 为逸出功,h 为普朗克常量,ν为入射光的频率.当光电流刚好为零时,光电管两极间所加反向电压U S 称作截止电压,此时爱因斯坦光电方程可表示为h ν=eU S +A ,(1.2其中,e 为电子电量,逸出功A 与阴极材料有关,由式(1.2知U S 与ν是线性关系,通过测量不同频率光的截止电压U S ,可作U S 2ν直线,由其斜率求出普郎克常量h [1].然而,实验通常是在室温下进行的,实验所依据的爱因斯坦光电方程只是在绝对温度为0K 时才成立.在室温条件下,由于热激发,光电子没有确定的最大动能,也没有明确的截止电压U S ,阴极光电流曲线以渐进的方式趋近于零[2,3].文献[2]作了热修正,得到了光电流密度方程为J (U =4πm βk 2T 2 D h 3exp h ν-A K T exp -eU K T ,(1.3其中,U 为两极所加的反向电压;J (U 是反向电压为U 时的光电流密度;β是光子对所有能量的电子等概率激发的概率值;K 为玻耳兹曼常量;T 为绝对温标; D 为光电子穿过金属表面势垒的平均透射系数.将式(1.3两边取对数并整理得到任意温度下的准爱因斯坦光电方程h ν=A -ΔE +e U ′S =A ′+e U ′S ,(1.4其中,A ′=A -ΔE ,ΔE =KT ln 4πem K 2T 2 D h 3J [U ],ΔE 为动能最大的光电子所具有的能量,它是光电流密度J 和温度T 的函数,当T =0K 时,A ′=A ,即爱因斯坦光电方程是任意温度下的准爱因斯坦光电方程在T=0K 时的特殊形式.本实验的理论基础是准爱因斯坦光电方程,实验原理更加完善.在此基础上,要获得较好结果,关键是排除各种干扰,准确测量出各选定波长的入射光产生的阴极电流及其对应的电压值.2实测电流的组成及形成原因排除周围环境杂散光的影响,实测光电流主要由微弱漏电流、阳极光电流和阴极光电流组成.当无光照射光电管时,漏电流是因光电管的阴阳两极漏电而产生的微弱电流.光电管的阴极上均匀涂有逸出功很小的光敏材料,且阴极受光面积远远大于阳极,在可见光照射下会发射电子而形成阴极电流.阳极反向光电流的形成是由于阴极光敏材料在使用过程中会溅射并沉积到阳极上,在可见光照射(或反射下也会发射电子而形成阳极反向光电流[4].在实验中,我们尽量避免光直接入射到阳极,但从阴极散射到阳极的光是避免不了的,因此,阳极光电流与阴极光电流并存.通常,实验是在室温下进行的,一定存在热效应,这样阳极光电流和阴极电流应为光效应和热效应共同作用产生的电流.3阴极电流曲线类型以及实验中获得阴极电流的方法我们在实验中采用“减速电势法”测量阴极光电流并求出普朗克常量h ,即阳极加负电势,阴极加正电势.阴阳两极的这种接法,对于阴极发射的光电子起减速作用,而对于阳极发射的光电子却起加速作用.由于阳极反向电流很小,当反向电压大于某一较小值(0.5V 时,阳极电流就能达到饱和,可视为一定值I s .而反向电压过小时,阳极电流未达到饱和,电流曲线是非线性的.设光电管的阴极接受光的有效面积为S ,对应所产生的光电流为I ,由式(1.3可得I =S ・J (U =4πm βk 2T 2 D S h 3exp h ν-A K T exp -eU K T .(3.1上式表明,当用确定频率的入射光照射阴极,温度不变时,4πm βk 2T 2 D S h 3exp h ν-A K T 为一定值,在电压U 的作用下,产生的阴极电流I 为e 指数型曲线.这样即可在计算机上对曲线和数据进行各种处理.设I 2和G 为光电管两级间漏电流及漏电导,可表示为I 2=GU.(3.2当反向电压足够大时,阳极电流达到饱和,用“减速电势法”实验测得的总电流I ′为I ′=I +I s +I 2,(3.3变换得I =I ′-I s -I 2=I ′-I s -GU.(3.4以阴极电流I 为参考方向,I s 电流方向与I 相反,取负值;I 2与I 方向相同,取正值.式(3.4为我们提供了实验中获得阴极电流的方法.4实验仪器实验仪器为东南大学生产的GP 21型普朗克常量测定仪,光源为GGQ 250WHg 仪器用高压汞灯,N G 型滤色片,滤选365,405,436,546,577nm 等谱线.GP 21型电流放大器的测量范围是10-6~10-12A ;电压量程为-3~3V ,读数精度为0.02V.实验在27℃的室温下进行.5实验步骤及结果此方法测量普朗克常量实验步骤与标准的光电效应测量普朗克常量不同之处需调整光源距离,使选定的不同频率入射光的光强基本相同,其他实验步骤与标准的光电效应测量普朗克常量相同,但数据的处理方法不同.本实验数据处理过程可分为如下几个步骤:(1实验测得每一组电流及其对应的电压数据后,由式(3.4可知,在光电流中扣除阳极饱和电流和漏电流(漏电流很小,可略去,得到一组相应的阴极光电流I 和电压U.(2选取每个数据中阴极光电流变化较显著,且阳极电流已经饱和(U >0.5V ,I >0A 的数据部分作为数据源(这种选择可以减小阳极电流对阴极电流的影响,应用Office 软件给出阴极I 2U 曲线图,如图1所示,系列1,系列2,系列3,系列4,系列5分别为波长为365,405,436,546,577nm 的U 2I 函数关系曲线.(3对不同频率入射光的光电流曲线,用电流大小相当于仪表最小刻度相当的值,如I =1×403北华大学学报(自然科学版第8卷10-12A 的直线去截各阴极I 2U 曲线,得各自对应的所谓截止电压U ′S ,如表1所示.将不同入射光的频率ν及其对应的截止电压U ′S 作为一组数据源,应用Office 软件给出U ′S 2ν曲线图,进一步可得拟合直线,如图2所示.由图2之直线斜率b 并计算得h =be =6632×10-34J ・S ,与普朗克常量公认值十分接近.图1U 2I 函数曲线图2U ′S 2ν函数曲线Fig.1Curve of U 2I ’s functionFig.2Curve of U ′S 2νfunction 表1光电流的截止电压Tab.1Ray radiation current of stopping voltageλ/nm ν/1014HzU ′S /V 3658.2-2.204057.4-1.74436 6.9-1.70546 5.5-1.05577 5.2-0.926结论本实验的理论基础是准爱因斯坦光电方程,实验原理更加完善.本实验无论是对阴极光电流的数据处理,还是通过U ′S 2ν曲线求斜率b 的数据处理,都采用了Office 软件对曲线进行拟合,这在很大程度降低了偶然误差;同时作图中采用了添加趋势线方法,大大提高了测量的精度,因此,使测量值接近普朗克常量的公认值.参考文献:[1]章佳伟.在光电效应实验中用曲线法测普朗克常量[J ].物理实验,2003,23(11:42244.[2]杨际青.改进的光电效应测量普朗克常量外推法实验[J ].大学物理,2003,22(12:38240.[3]杨际青.爱因斯坦光电方程与光电效应实验外推法[J ].大学物理,2003,22(3:27229.[4]杨述武.普通物理实验(4[M ].北京:高等教育出版社,2002:1482152.Exp eriment of Planck Constant Mea sured with Methodof Photoelectric E ffectCHEN Ruo 2hui 1,GUO H e 2(1.Science College of Beihua U niversity ,Jili n 132033,Chi na ;2.B asic Courses Depart ment of Instit ute of Chem ical Def ence PL A ,Beiji ng 102205,Chi naAbstract :According to Einstein photoelectric quasi 2equation ,cathode current curvilinear type is determined ,composition of actual measuring current and form reasons are analyzed ,Excel software is applied to process experiment datum and carry on curve fitting ,better experiment results are attained.K ey w ords :Einstein photoelectric equation ;Planck constant ;Curve fitting 【责任编辑:吕洪斌】503第4期陈若辉,等:光电效应测量普朗克常量实验的研究实验四十光电效应测定普郎克常数【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。
光电效应实验报告数据的微机实时处理
[ 1 ] 杨述武 ,王定兴. 普通物理实验 (三 、光学部分) [ M ] . 北京 :高等教育出版社 ,1993. 152～153.
[ 2 ] 孙嘉兴 ,刘艳侠. 普朗克常量测定系统中实验数据 的采集和处理[J ] . 物理实验 ,2001 ,21 (3) :17～19.
[ 3 ] 张淑清 ,姜万录. 单片微型计算机接口技术及其应 用[ M ] . 北京 :国防工业出版社 ,2001. 8 ,210.
ADC0809 的时钟. 单片机与微机之间的通信采用
RS2232C 标准接口 ,全双工通信方式 ,双方约定采
用 1 200 bps 的通信速率 ,8 位数据位 ,1 位停止
位 ,无奇偶校验. 单片机的通讯部分程序如下 :
OR G 0100 H
MA IN : MOV TMOD , # 20 H ;设 T1 为定时方式 2
CSerial∶∶Close ( void ) ———用于关闭通讯端
λ/ nm 577. 0 546. 1 435. 8 404. 7 365. 0
图 3 U s2ν曲线 表 1 实验数据 ν/ (1014 Hz) 5. 199 5. 493 6. 884 7. 413 8. 319
Us/ V - 0. 29 - 0. 42 - 0. 96 - 1. 10 - 1. 59
uAverage = uAverage/ iResult Groups ;
/ / 电压的平均值
ffAverage = ffAverage/ iResult Groups ;
/ / 频率平方的平均值
fuAverage = fuAverage/ iResult Groups ;
/ / 频率电压积的平均值
DAC0832 ,与微机串行接口的通信采用 1488 和
利用matlab和excel进行光电效应测普朗克常量实验中的数据处理1.0
误差相差不大，故可以用手工作图代替计算机绘图。
应用Matlab软件，利用最小二乘法的原理，编程如下：
x=[8.214,7.407,6.879,5.490,5.196];
y=[-1.728,-1.350,-1.101,-0.520,-0.412];
P1=polyfit(x,y,1);
显然，有
（2）
代入（1）式，即有
（3）
由上式可知，若光电子能量 ，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而 也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子ν的频率成正比，，将（3）式改写为
（1）
上式称为爱因斯坦方程，其中 和 是光电子的质量和最大速度， 是光电子逸出表面后所具有的最大动能。它说明光子能量 小于W时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率 0=W/ ，称为光电效应的极限频率（又称红限）。不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位 被称为光电效应的截止电压。
-0.522
-0.408
3
-1.726
-1.348
-1.100
-0.520
-0.410
4
-1.730
-1.350
物化生报考的实验数据处理公式示例
物化生报考的实验数据处理公式示例实验数据处理是物化生科学研究中的重要环节，对于实验结果的准确性和可信度至关重要。
本文将以实际案例为基础，介绍物化生报考中常用的实验数据处理公式示例。
一、质量守恒定律在化学实验中，质量守恒定律是最基本的原则之一。
下面是一个关于质量守恒的实验数据处理公式示例：1. 反应物A的质量（m1）2. 反应物B的质量（m2）3. 反应产物C的质量（m3）根据质量守恒定律，反应物A和B的质量之和应等于反应产物C的质量，即：m1 + m2 = m3通过测量和记录实验所涉及的物质质量，并使用上述公式进行计算，可以验证质量守恒定律的成立。
二、摩尔定律摩尔定律是物化生领域中广泛应用的实验数据处理公式之一。
下面是一个关于摩尔定律的实验数据处理公式示例：1. 反应底物A的摩尔数（n1）2. 反应底物B的摩尔数（n2）3. 反应产物C的摩尔数（n3）根据化学反应的计量关系，反应底物A和B的摩尔数之比应等于反应产物C的摩尔数之比，即：n1:n2 = n3通过实验测量和计算并应用上述公式，可以验证摩尔定律的成立。
三、饱和溶解度公式溶解度是描述溶液中溶质与溶剂之间溶解关系的指标。
下面是一个关于饱和溶解度的实验数据处理公式示例：1. 溶解溶质的质量（m）2. 溶剂的质量（M）3. 溶液的饱和溶解度（S）根据饱和溶解度的定义，溶质的质量与溶剂的质量之比应等于溶液的饱和溶解度，即：m/M = S通过实验测量和计算并应用上述公式，可以确定溶液的饱和溶解度。
四、光电效应公式光电效应是物理实验中的常见现象，通过实验数据处理公式可以描述光电效应的相关特性。
下面是一个关于光电效应的实验数据处理公式示例：1. 光子的频率（v）2. 光电子的动能（K）3. 光电子的电子能级（E）根据光电效应的基本原理，光子的频率与光电子的动能之间存在线性关系，即：K = hv - E通过实验测量和计算并应用上述公式，可以研究光电效应的特性及其相关参数。
光电效应实验
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！
七. 数据处理
1.
用线性回归法求U0～n直线的斜率k: k
U 0 2
U 0 2
3.实验时能否将滤光片放在光源的出光孔上？为什么？
五.实验内容
1. 测试前准备:
(1) 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，接通测试仪及汞灯电源，预热约 15min。 （注意：汞灯一旦开启，不要随意关闭）
(2) 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 ~ +2V档，“电流量程”选择在10－13A档，旋转 “电 流 调零” 旋钮使“电流表”指示为零。
（3）当频率一定时，入射光强 P 越大，光子数目越多，
则单位时间内产生光电子数目越多，饱和光电流强度就
越大。即在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比 于入射光强P。
（4）当光子入射金属表面时，一个光子携带的能量 hn 一次 为一个电子全部吸收，若 n>n0 ，电子立即逸出而不需时间积
累。即光电效应具有瞬时性。
(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. 用零电流法测定h
将“电压”选择按键置于－2V ~ +2V档，“电流量程”选 择在10－13A档并重新调零。将直径为2mm的光阑及波长为 365.0nm
光电效应(包含实验报告和数据处理)
北京科技大学实验报告光电效应实验原理：原理图如右图所示：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迁移形成光电流。
改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4)对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。
V0与成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。
实验内容及测量：1将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下：波长/nm365404.7435.8546.1577频率/8.2147.408 6.897 5.49 5.196截止电压/V 1.679 1.335 1.1070.5570.434频率和截止电压的变化关系如图所示：由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988所以:h/e=0.4098×,当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。
也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
根据线性回归理论：可得：k=0.40975，与EXCEL给出的直线斜率相同。
我们知道普朗克常量,所以，相对误差：2测量光电管的伏安特性曲线1）用435.8nm的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示：435.8nm4mm光阑I-V AK的关系V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I 0.040 1.90.858 4.2 2.3009.3 6.60019.512.00027.322.00035.8 0.089 2.10.935 4.4 2.50010 6.80019.912.50027.722.70036.2 0.151 2.3 1.096 4.9 2.70010.67.20020.513.00028.324.10037 0.211 2.4 1.208 5.3 2.90011.17.80021.514.20029.425.70037.9 0.340 2.7 1.325 5.6 3.200128.7002315.00030.126.80038.30.395 2.9 1.468 6.1 3.80013.99.10023.616.10031.127.50038.7 0.470 3.1 1.637 6.7 4.20014.89.80024.616.60031.629.50039.5 0.561 3.3 1.7797.2 4.90016.410.20025.117.50032.330.90040.1 0.656 3.6 1.9307.8 5.40017.410.70025.818.600330.725 3.8 2.0008.3 6.10018.711.10026.319.60033.72）用546.1nm的滤光片和4mm的光阑数据如下表所示：546.1nm4mm光阑I-V AK的关系V AK I V AK I V AK I V AK I0.3 1.3 5.99.113.213.023.815.91.02.6 6.89.814.113.325.316.11.4 3.47.610.415.113.726.416.51.8 4.18.210.816.114.027.216.62.2 4.98.811.117.114.228.016.72.8 5.79.811.617.814.428.916.73.2 6.310.011.918.914.729.716.83.97.111.412.319.714.930.716.94.37.612.112.620.115.031.217.04.98.212.712.920.915.2作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：Z实验4.3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。
光电效应实验
G
−U0
o
UAK
某一频率下, 某一频率下,某一光强时 光电管的伏安特性曲线
光电效应实验原理图
1. 实验规律 截止频率）时才发生光电效应， （1）仅当n>n0（截止频率）时才发生光电效应，截 止频率与材料有关，但与入射光强无关。 止频率与材料有关，但与入射光强无关。 与入射光频率具有线性关系。 （2）截止电压U0 与入射光频率具有线性关系。
爱因斯坦对光电效应的解释(1905 (1905年 二. 爱因斯坦对光电效应的解释(1905年）：
光束由光子构成，频率为n的光束， 光束由光子构成，频率为n的光束，光子能量为e = hn. 光子构成 当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的电子全 光子照到金属表面时， 照到金属表面时 部吸收，而不需积累能量的时间。 部吸收，而不需积累能量的时间。 电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力 而作功，余下的就成为电子离开金属表面后的动能。 而作功，余下的就成为电子离开金属表面后的动能。 爱因斯坦的光电效应方程： 爱因斯坦的光电效应方程： 金属的逸出功
I − U AK 关系
(−U 0 )
表31－2
435.8nm 435.8nm 光阑2mm 光阑2mm
L = 400mm
U AK ( V)
K
K 30
I (×10 −10 A)
U AK ( V)
I (×10 −10 A)
435.8nm 435.8nm 光阑4 光阑4mm
4. 验证光电管的饱和光电流Im与入射光强P 成 正比关系
表31 − 3 I m − P 关系
(U AK = 30V
L = 400mm)
光阑孔 φ (mm)
2
4
8
光电效应测普朗克常数-仿真实验数据表格
系别：同组人：实验日期：年月日一、实验数据与数据处理（一）实验一：用光电效应原理测普朗克常量（2学时）数据测量及数据处理要求：①在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四种频率单色光下分别测量光电管的伏安特性曲线，并根据曲线确定遏止电压值；②根据上面测出的四组数据，绘图“遏制电压-光频率”，并利用直线斜率计算出普朗克常量的实验值；③将实验值和目前国际公认普朗克常量值进行比较，并计算相对误差。
1.选择光源和光电管间合适的距离：为确保实验的正常进行，光源与光电管间必须取合适的距离，在光源上放置365nm滤波片，电源输出电压调节为-3V,调节光源与光电管间距离，使光电效应测试仪的电流显示值为-0.24μA。
2. 在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四种频率单色光下分别测量光电管的伏安特性曲线(测量范围：0 ~ -3V,每改变0.2V测一个点，在遏止电压附近每隔0.1V 测一个点,直至光电流为0)，并根据曲线确定遏止电位差值(对应光电流为零)。
最后根据四组数据计算普朗克常量h。
（1）577.0nm滤波片光电流与对应电压值数据表:该波长光对应频率为 5.198×1014Hz遏止电压（单位：V）。
（2）546.1nm滤波片光电流与对应电压值数据表: 该波长光对应频率为 5.492×1014Hz遏止电压（单位：V）。
（3）435.8nm滤波片光电流与对应电压值数据表: 该波长光对应频率为 6.882×1014Hz遏止电压（单位：V）。
（4）404.7nm滤波片光电流与对应电压值数据表: 该波长光对应频率为 7.410×1014Hz遏止电压（单位：V）。
（5）不同频率光的遏制电压数据处理：将上面数据作“遏制电压-光频率”图，并利用直线斜率计算出普朗克常量的实验值计算出普朗克常量（单位：10-34J▪s）。
计算相对误差：与目前国际公认的普朗克常量6.626176×10-34 J·s比较，并计算相对误差E=1.5%（二）实验二：测光电管正向伏安特性曲线，验证饱和电流与光强关系（2学时）①用577.0nm波长为光源，分别测量透光率100%、50%、25%、10%的滤光片下，光电流与对应电压值，并绘制相应的光电管伏安特性曲线；②验证饱和电流与光强的关系，并给出结论。
光电效应实验数据处理系统的设计与实现
电子 不能达 到 阳极 ，此 时阴 极光 电流 为 零 ， 称 为
截止 电压．此时，爱因斯坦光 电效应方程可写成： ｅ Ｕ ｏ ＝ ｈ ｖ － Ａ， 此 式表 明截止 电压 与 入射 光频 率 满 足线性关系 ，测 出几种不 同频率光对应的截止 电
压， 作Ｕ ｏ － － ｖ 关系 曲线 ， 求 出直线斜 率 Ｋ ＝ ｈ ／ ｅ， 就可 算 出普朗克常数．
取截止频率 当作 自 变量 ，对应的截止 电压 当作应变量 Ｙ ， 采用最小二乘法处理实验数据 ， 拟合出来 的结果接近真实数据 ， 找出最佳经验公式
ｙ ＝ Ａ＋ Ｂ ｘ ， 计算 出 Ａ， ８及 相关 系数 Ｒ， 公式如 下 ：
∑Ｘ ｉ ∑ 一 ｎ ∑ｘ ｏ ｔ ｉ ｒ ∑ ｎ ∑ ’
△ △
一
ｎ 一
‘
自定义的解 决方案 ，实现一些复杂数据的 自 动处 理．借助 Ｖ Ｂ Ａ的强大开发功能，开发出运行在 ｏ ｆ — ｆ ｉ ｃ ｅ 平台上 的实验数据处理系统，该系统界面友 好， 操作简单， 计算精度高． 本文 以光 电效应及普朗克常数测定实验为例， 介 绍利用 Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ Ｖ Ｂ Ａ设计 和制 作 物 理 实验 数据 处 理
系统 ．
３ 系统实现的功能和主要代码 将一张工作表命名为“ 主界面” ， 在工具栏中选 择“ 窗体” ， 单击“ 窗体” 工具栏 中的“ 按钮 ” ， 为按钮
设置指定宏 ， 单击按钮调用相应程序 ， 系 统可 实现
数据输入、 数据计算、 作 图、 打印功能， 主界面如图 １
所示．
２ 实验简介
普朗克常数的测定数据处理
普朗克常数的测定数据处理
普朗克常数的测定通常采用光电效应实验，将光照射在金属表面，通过观察电子发射的最大动能和光的波长之间的关系，可以得到普朗克常数h的值。
具体的数据处理包括以下步骤：
1. 对实验数据进行处理，得到最大动能的平均值和标准差。
2. 确定光的波长和频率的实验值。
3. 利用普朗克公式E=hf，将实验得到的最大动能转化为相应的光的频率。
4. 根据最大动能和频率的关系绘制电子发射曲线，即普朗克方程曲线，拟合得到直线的斜率k。
5. 利用斜率k和光的频率计算出普朗克常数h的值。
在实验过程中，需要注意控制实验条件的准确性，如保持光强、电极间距、温度等因素不变，才能得到准确的数据。
在数据处理过程中，也需注意误差的影响，进行数据的合理取舍和分析，以得到最可靠的普朗克常数值。
光电效应测普朗克常数新数据处理方法_白光富
Ａ Ｎ ＥＷ Ｄ Ａ Ｔ Ａ Ｐ Ｒ Ｏ Ｃ Ｅ Ｓ Ｓ Ｉ Ｎ Ｇ ＭＥ Ｔ Ｈ Ｏ Ｄ Ｏ Ｆ Ｐ Ｌ Ａ Ｎ Ｃ Ｋ Ｃ Ｏ Ｎ Ｓ Ｔ Ａ Ｎ Ｔ ＭＥ Ａ Ｓ Ｕ Ｒ ＥＭＥ Ｎ Ｔ Ｔ Ｈ Ｒ Ｏ Ｕ Ｇ Ｈ Ｐ Ｈ Ｏ Ｔ Ｏ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｉ Ｃ Ｅ Ｆ Ｆ Ｅ Ｃ Ｔ
ｈ＝ ｅ ｋ．
图 ２ 实验装置示意图
图 １ 光电效应实验原理图
Ａ— 光电管阳极 ； Ｋ— 光电管阴极 ； Ｇ— 微电流测试仪 ； Ｖ— 电压表 ； Ｒ— 调压电位器 ； Ｅ— 电源
光 ＷＰ Ｃ １ 型普朗克 常 数 实 验 仪 由 汞 灯 电 源 、 － 源盒 、 一体式 接 收 器 （ 内 置 光 电 管、 同轴连接独立 、 旋转的滤光 盘 及 光 阑 盘 组 为 一 体 ） 测试仪（ 电控 — — 内置微电流放大器 ） 箱— 及导轨组成 ．
ｂ Ｕ＋ ｂ ３ ４． ： ｅ ｘ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ＝ ｂ ｂ Ｕ＋ ｂ ｅ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｐ ｐ ｇ ０＋ １ ２
［ ２， ３， ８］
） 、 （ ） 可得 １ ２ 根据式 （
ｈ Ａ ｈ ｈ ＵＡ ＝ ν － ＝ ν－ ν ０ ｅ ｅ ｅ ｅ
（ ） ３
、 阳极反向电流
［ ３， ４， ８］
等因素对实
ｈ 从而可求出 ， 所以 ， ＵＡ － ｈ ν 图形的斜率 为ｋ＝ ， ｅ
即
验结果造成 的 影 响 ， 大大提高了普朗克常数的测
表 ３ 不同规格毛细管的测量结果 样品 １ ２ ３ ４ 实际值 ） Ｄ ｄ ｄ ′ ｎ ｎ） ｎ（ ｕ（ １． ３ ２ ７ ６ ２ ４ ０ ８ ８ ５ ４ ６ ７ ０ ２ ３ ４ ７ １ ０． ０． １． ０． １． １． ４ ０ １ ６ ７ ０ ０ ０． ９ ７ ５ ０ ５ ２ ０ ０ １ ９ ５ １ ２ ０． １． ０． １． １． ０ １ ２ ５ １ ５ ０ ０． ７ ２ ５ ０ ４ ６ ９ ０ ２ ４ ４ ７ １ ０． １． ０． １． ０． ６ ４ ２ １ ９ ０ ８ ０． ２ ７ ５ ８ ４ ６ １ ０ ４ ６ ４ ７ １ ０． １． ０． １．