光电效应测普朗克常数教案

附：实验数据测量及处理部分

1、测普朗克常数h （测不同滤色片下的截止电压0U ）

表一、U 0—ν关系 光阑孔Φ= mm

解：用EXCEL 作图如下

选取线上两个点A （8.214，1.754）和B （5.196，0.522）求解 斜率14141041.010196

.5214.8522

.0754.1--⨯=⨯--=

k

3419141054.610602.11041.0---⨯=⨯⨯⨯==ke h

相对误差%4.1%10063

.654

.663.6%100=⨯-=

⨯-=

理

理h h h E

2、测光电管的伏安特性曲线

表二、I —U AK 关系 光阑孔Φ= 4 mm L= 400 mm

作图如下：

由图可知不同频率的光的伏安特性曲线不同。

表三、I

M —Φ关系 U

AK

= 50 V λ= 407.7 nm L= 400 mm

Φ（通光口径）成正比。

表四、I

M —L关系 U

AK

= 50 V λ= 365 nm Φ= 4 mm

成反比。

思考题解答：

1、理论上，测出各频率的光照射下阴极电流为零时对应的U AK，其绝对值即该频率的截止电压，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U AK也并非截止电压，试分析它们对本实验的具体影响及应该如何减小影响。

答：阳极反向电流，是由于制造光电管时，阳极不可避免的会沾上阴极材料，当光照射时，阳极就会产生反向电流，当反向电压越大时，反向电流越明显。而暗电流是由阴极的热电流发射及光电管管壳漏电等原因产生的，其值相对阳极反向电流小很多，基本上与电位差U呈线性变化。本底电流是室内各种漫反射光射入光电管造成的光电流。极间接触电位差是由于导线的接触电阻造成的，它也会对测量带来一定的误差。其

中，阳极反向电流、暗电流和极间接触电位差带来负误差，本底电流带来正误差。

减少误差的方法：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。

为进一步减小误差，可以用交点法来精确测定截止电压，由于伏安曲线与U 轴交点的电位差近似等于截止电位差，所以在此点附近多测几次，精确测量，则曲线与U 轴交点则可视为截止电压，此即交点法。

也可用拐点法来修正误差：伏安特性曲线在反向电流进入饱和段后有着明显的拐点，此拐点的电位差即为截止电位差，以此来确定截止电压。

2、光电效应有哪些重要的规律？这些规律中哪些是波动说无法解释的？

答：光电效应的规律就可归纳为如下几点： ①在入射光频率一定的情况下，饱和光电流m I 的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内被击出的光电子数与入射光的强度成正比。

②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关。频率越高，光电子的能量就越大。

③入射光的频率低于0v 的光，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电子发射。

④光的照射和光电子的释放几乎是同时的，一般不超过9

10-秒。

其中②、③、④是波动说无法解释的。

3、用光子说解释爱因斯坦的光电效应方程。

答：解释实验

1、“光量子”假设，光子的能量为νεh =

2、爱因斯坦方程：A m h +=

2

02

1υν 逸出功

0νh A =，产生光电效应条件：h A =>0νν

光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电子数目越多，光电流I 越大（

0νν>时）。 光子射至金属表面，一个光子携带的能量νh 将一次性被一个电子吸收，若

0νν>，电子立即逸出，无需时间积累（瞬时性）。