利用光电效应测普朗克常数实验步骤

1 利用光电效应测普朗克常数

注意事项

1.灯和机箱均要进行预热20分钟。

2.汞灯不宜频繁开关。

3.不要直接观看汞灯。

4.行测量时，各表头数值请在完全稳定后记录，如此可减小人为读数误差。

实验目的

1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。2．测量普朗克常数。

实验原理

光电效应是指一定频率的光照射在金属表面上时，会有电子从金属表面溢出的现象。光电效应实验原理如右图所

示。图中A、K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率ν的光射到金属材料做的阴极K上，就有光

电子逸出金属。若在A、K两端加上电压U AK后，光电子将由K定向地运动到A，在回路中就形成光电流I。改变外加电

压U AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。

光电流随着加速电位差U AK的增加而增加，加速电位差加到一定量值后，光电流达到饱和值I h，饱和电流与光强

成正比，而与入射光的频率无关。当U AK =U A －U K变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个截止电压U0存在，

当电压达到这个值时，光电流为零，截止电压U0同入射光的频率成正比，如右图所示。

由爱因斯坦光电效应方程：hν=mV2/2+A和eU0= mV2/2，可以得到hν=eU0+A，只要用实验的方法得到不同的频率对

应的截止电压，求出斜率，就可以算出普朗克常数

实验步骤

（一）测试前准备

1、将测试仪及汞灯电源接通，预热20分钟。把汞灯及光电管遮光盖盖上，将汞灯光输出口对准光电管光输入口，调整光电管与汞灯距离为30cm（实验中不能移动该位置）。

2、测试前调零：在未连接光电流输入与光电流输出的情况下，将“电流量程”选择开关打在10－13档，旋转“电流调零”旋钮，使电流指示为000。（注意：调零后“电流调零”旋钮不能再改变，只改变“电压调节”旋钮）.

3、用专用连接线将光电管电压输入端与测试仪电压输出端（后面板上）连接起来（红－红，黑－黑）.

4、用高频匹配电缆将光电管暗箱电流输出端与测试仪的微电流输入端连接.

（二）测量光电管的伏安特性曲线

将滤色片分别旋转到365.0nm 、435.8nm 、578.0nm ，调光阑到8mm 档。从低到高调节电压，记录对应的电流值填入表一（ 注意：选择合适“电压档”和 “电流量程”）。 表一 365.0nm U AK (V) -2 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 5 8 11 14 17 20 I 435.8nm U AK (V) I 577.0nm

U AK (V) I

（二）验证光电流与入射光强成正比

滤色片分别旋转到365.0nm 、435.8nm 、577.0nm ，调节U AK 为20V ，选择合适的“电流量程”，记录光阑分别为2mm ，4mm ，8mm 时对应的电流值并填入表二。

表二 表三 光阑孔径 2mm

4mm

8mm I365.0nm I435.8nm I577.0nm

（三）普朗克常数的测定

将电压选择按键置于-2--+2V 档;将“电流量程”选择开关置于10－13

档，将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上，将光阑调到4 mm 的，滤色片分

别旋转到365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 。从低到高调电压，测量电流为零时该波长对应的截止电压U 0，并将数据记于表三中。

数据处理

1、用表一中的数据在坐标纸上作对应波长及光强的伏安特性曲线（以电压值作横坐标，电流值作纵坐标）

2、用表二中数据验证光电流与入射光强成正比。

3、用表三中数据，利用逐差法求得公式中斜率K 的平均值，根据h=eK ，求出普朗克常数，并与公认值h 0比较，求出相对误差00/h h h E

-=

波长（nm ） 365.0nm 404.7nm 435.8nm 546.1nm 577.0nm 频率（10Hz ） 8.214

7.408

6.879

5.490

5.196

截止电压U0（V ）