光电效应及普朗克常数的测定作图法

表2
I
U
关系
AK
365.0nm 光阑4mm
U AK (V) I (1010 A)
(U 0 )
404.7nm 光阑4mm
435.8nm 光阑4m
546.1 nm 光阑4mm
577.0 nm 光阑4mm
U AK (V) I (1010 A)
L 400mm
27
五、数据处理
1. 用作图法求U0～直线的斜率k:
光电效应是19世纪末发现的，详细的研 究一直到1914年，研究中发现光电效应的基 本规律，无法用麦克斯韦的经典电磁理论作 出完满的解释。1905年爱因斯坦应用普朗克 的量子论，提出光量子概念，给光电效应以 正确的解释。其中普朗克常数是现代物理学 中的一个重要常数；由光电效应实验可简单 准确地测定普朗克常数，实验有助对光的量 子性的理解。
1. 实验规律
（1）仅当wk.baidu.com 0（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。 （2）截止电压U0 与入射光频率具有线性关系。
U0
0
U0 ～ 曲线
(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
U0 o
U AK
同一频率,不同入射光强时I～UAK曲线
实验目的
1. 通过光电效应实验了解光的量子性。 2. 测量光电管的弱电流特性,找出不同光 频率下的截止电压。 3. 验证爱因斯坦方程，用作图法求出普 朗克常数。
实验原理
在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫光
电效应。
I
K
A
Im
－V + G
R －E +
光电效应实验原理图
U0 o
U AK
某一频率下,某一光强时 光电管的伏安特性曲线
再由h= ek求出普朗克常数h，并与公认值h0比较，
求出百分误差:
E h h0 h0
e 1.6021019 C h0 6.6261034 J s
五. 数据处理
2. 根据表2的数据，在坐标纸上作出对应五种通光 量的I-UAK关系曲线。
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。
(4)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。
2. 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，而是频率为 v 的光以
hv 为能量单位(光量子) 的形式一份一份地
向外辐射 。至于光电效应，是具有能量hv的一个光子作
流调零” 旋钮使“电流表”指示为零。 （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，先选择直径为4mm 的光阑及波长为365.0 nm的滤光片，再取下汞灯的遮光盖，使汞 灯的365.0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～+0V档，“电流量程”选择 在10-13A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UAK，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4次，填入表1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。
表1 波长l (nm)
频率 （1014 Hz) U 0 (V)
365.0 8.214
U 0 关系
405.7
7.407
435.8 6.879
光阑孔f =4mm
546.1
577.0
5.490
5.196
3. 测光电管的伏安特性曲线(I～UAK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10－10A并重新调零，将直径为4mm的光阑及波长 365.0nm的滤光片插在光电管入射窗孔前。 (1) 从截止电压开始由低到高调节电压，直至27V（不高于30V）。
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！
实验器材
普朗克常数测定仪微电流测试仪、测试台
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
光电效应及普朗克 常数的测定
大学物理实验示范中心
光的照射下，使物体中
的电子脱出的现象叫做 光电效应(Photoelectric effect)。 光电效应分为 光电子发射、光电导效
应和光生伏打效应。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。
内光电效应
从截止电压到0V 区间，电压取值间隔为1V; 从0V到8V 区间，电压取值间隔为2V; 从8V到27 V 区间，电压取值间隔为3V; 每取一电压值，记录一电流值到表2中。
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” 。
（注意：每次调换“电流量程”，都应重新调零) (2) 换上其他滤光片，重复步骤(1)。
用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这
个电子而造成的。如果电子脱离金属表面耗费的能量为 Ws 的话，则由光电效应打出来的电子的动能为
E h Ws
或
1 2
m 2
h
Ws
v 式中 h为普克朗常数, 为入射光的频率，m为电子的质
量射，的金为属光材电料子的逸逸出出金功属(或表功面函时数的)初。速度，Ws为受光线照