本文格式為Word版，下載可任意編輯——大物試驗報告光電效應(yīng)試驗名稱:光電效應(yīng)法測普朗克常量h試驗?zāi)康?是了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律。并用光電效應(yīng)方法測量普朗克常量和測定光電管的

光電特性曲線。

試驗原理

光電效應(yīng)試驗原理如圖8.2.1-1所示。其中S為真空光電管，K為陰極，A為陽極。當(dāng)無光照射陰極時，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計G中無電流流過，當(dāng)用一波長比較短的單色光照射到陰極K上時，形成光電流，光電流隨加速電位差U變化的伏安特性曲線如圖8.2.1-2所示。

1．

光電流與入射光強度的關(guān)系

光電流隨加速電位差U的增加而增加，加速電位差增加到一定量值后，光電流達到飽和值和值IH，飽和電流與光強成正比，而與入射光的頻率無關(guān)。當(dāng)U=UA-UK變成負值時，光電流迅速減小。試驗指出，有一個遏止電位差Ua存在，當(dāng)電位差達到這個值時，光電流為零。2．

光電子的初動能與入射頻率之間的關(guān)系

當(dāng)U=Ua時，光電子不再能達到A極，光電流為零。所以電子的初動能等于它戰(zhàn)勝電場力作用的功。即

12mv?eUa（1）2根據(jù)愛因斯坦關(guān)于光的本性的假設(shè)，每一光子的能量為??hv，其中h為普朗克常量，ν為光波的頻率。所以不同頻率的光波對應(yīng)光子的能量不同。光電子吸收了光子的能量hν之后，一部分消耗于戰(zhàn)勝電子的逸出功A，另一部分轉(zhuǎn)換為電子動能。由能量守恒定律可知hv?1mv2?A（2）2式（2）稱為愛因斯坦光電效應(yīng)方程。

1

3．光電效應(yīng)有光電存在

試驗指出，當(dāng)光的頻率v?v0時，不管用多強的光照射到物質(zhì)都不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，根據(jù)式（2），

v0?A，ν0稱為紅限。h愛因斯坦光電效應(yīng)方程同時提供了測普朗克常量的一種方法：由式（1）和（2）可得：

hv?eU0?A，當(dāng)用不同頻率（ν1，ν2，ν3，…，νn）的單色光分別做光源時，就有hv1?eU1?Ahv2?eU2?A…………h(huán)vn?eUn?A任意聯(lián)立其中兩個方程就可得到h?e(Ui?Uj)vi?vj（3）

由此若測定了兩個不同頻率的單色光所對應(yīng)的遏止電位差即可算出普朗克常量h，也可由ν-U直線的斜率求出h。

因此，用光電效應(yīng)方法測量普朗克常量的關(guān)鍵在于獲得單色光、測得光電管的伏安特性曲線和確定遏止電位差值。

試驗內(nèi)容

通過試驗了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律，并用光電效應(yīng)法測量普朗克常量。1．

在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四種單色光下分別測出光電管的伏安特性曲線，并根據(jù)此曲線確定遏止電位差值，計算普朗克常量h。

本試驗所用儀器有：光電管、單色儀（或濾波片）、水銀燈、檢流計（或微電流計）、直流電源、直流電壓計等.

h?e(Ui?Uj)vi?vj,求斜率,得到普朗克常量h.

入射光波長?/nm365nm

U/VI/?A-3-0.3-2.5-0.3-2.2-0.3-2-0.2-1.9-0.2-1.8-0.2-1.7-0.2-1.6-0.2-1.5-0.1-1.40

2

U/VI/?A-1.3-1.2-1.10.10.3-1-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.11.31.622.42.93.64.14.75.40.60.9

U/VI/?A06.10.16.80.27.30.380.48.40.58.90.69.40.79.80.810.20.910.61111.111.3

U/VI/?A1.211.61.311.91.412.11.512.41.612.71.713.11.813.41.922.114.32.214.52.314.813.614

U/VI/?A2.4152.515.32.615.62.715.82.815.92.915.9316.33.544.517.4517.45.517.916.617

U/VI/?A66.577.588.599.51010.51111.518.218.318.61919.218.818.919.219.319.519.619.6

U/VI/?A1212.51313.51414.515161718192019.719.819.92020.220.320.420.420.520.520.520.5

U/VI/?A2120.92220.92320.92420.92520.9伏安圖像如下

B5pointAASmoothingofData1_B252023Y電流/A1050-50510152025X電壓/V

3

飽和電壓為20.9V拐點處放大圖如下:B5pointAASmoothingofData1_B1Y電流0X=-1.8VY=-0.196?A-1-4-3-2-10X電壓/V

用DATAREAD讀出拐點值約為Ua??1.8V入射光波長?/nm405nm

U/VI/?A-3-2.9-2.8-2.7-2.6-2.5-2.4-2.3-2.2-2.1-2-1.9-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1

U/VI/?A-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.2-1.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1-0.10-1-0.9-0.8-0.70.10.50.600.1

U/VI/?A-0.60.9-0.51.3-0.41.9-0.32.4-0.23.1-0.13.804.30.14.90.25.50.360.46.40.56.9

U/VI/?A0.67.20.77.60.87.90.98.218.51.18.71.28.91.39.11.49.31.59.51.69.71.79.9

4

U/VI/?A1.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.910.110.310.410.610.610.810.91111.111.311.411.6

U/VI/?A311.73.512.4412.74.513513.35.513.5613.86.577.514814.18.514.313.814

U/VI/?A99.51010.51111.51212.51313.51414.514.514.614.614.514.614.714.614.614.614.614.714.8

U/VI/?A1514.916151715.11815.11915.12015.12115.12215.12315.12415.12515.1伏安圖像如下

D5pointAASmoothingofData1_D16141210Y電流/A86420-2-50510152025X電壓/V

飽和電壓為15.1V拐點處放大圖如下:

5

D5pointAASmoothingofData1_DY電流0X=-1.4VY=-0.079?A-1.8-0.90.0X電壓

用DATAREAD讀出拐點值為Ua??1.4V

入射光波長?/nm436nm

U/VI/?A-3-0.1-2-0.1-1.7-0.1-1.5-0.1-1.30-1.20-1.1-100-0.90-0.80.1-0.70.3-0.60.5

U/VI/?A-0.50.8-0.41.3-0.31.8-0.22.4-0.1303.60.14.20.24.80.35.30.45.70.56.10.66.4

U/VI/?A0.76.70.870.97.417.61.17.91.28.11.38.41.48.61.58.71.691.79.21.89.4

U/VI/?A1.922.1102.210.22.310.32.410.42.510.42.610.52.710.62.810.72.910.7310.99.69.8

U/VI/?A3.511.5411.84.512.1512.35.512.5612.66.577.513.1813.28.513.4913.612.913

U/VI/?A9.51013.81410.514.11114.211.514.31214.46

12.514.51314.613.514.61414.614.514.61514.6U/VI/?A1614.61714.61814.81914.92014.92114.92214.92314.92414.92514.9伏安圖像如下F5pointAASmoothingofData1_F16141210Y電流/A86420-2-50510152025X電壓/V拐點處放大圖如下:F5pointAASmoothingofData1_FY電流0X=-1.20VY=-0.019?A0X電壓

用DATAREAD讀出拐點值為Ua??1.2V

7

入射光波長?/nm546nm

U/VI/?A-30-20-10-0.70-0.60-0.50.1-0.40.3-0.30.8-0.21.3-0.11.902.60.13.1

U/VI/?A0.23.70.34.10.44.60.54.90.65.20.75.50.85.90.96.116.31.16.61.26.81.37

U/VI/?A1.47.21.57.31.67.51.77.61.87.81.97.928.12.18.22.28.32.38.42.48.62.58.7

U/VI/?A2.68.92.792.89.22.99.339.53.510.5410.84.511.1511.35.511.7611.96.512

U/VI/?A712.17.512.1812.38.512.3912.49.512.41012.610.51112.81311.513.41213.912.514

U/VI/?A1313.51414.5151617181920212214.114.114.114.114.114.114.114.114.114.114.114.1

U/VI/?A2314.12414.12514.1

伏安圖像如下

8

16141210H5pointAASmoothingofData1_HY電流/A86420-2-50510152025X電壓/V

飽和電壓為14.1V拐點處放大圖如下:

H5pointAASmoothingofData1_H2Y電流0X=-0.70VY=-0.025?A-50X電壓

用DATAREAD讀出拐點值為Ua??0.7V

入射光波長?/nm577nm

U/VI/?A-30-20-10-0.80-0.50-0.40.2-0.30.4-0.20.9-0.11.201.60.12.10.22.4

9

U/VI/?A0.32.60.42.80.530.63.20.73.30.83.40.93.513.61.13.71.23.81.33.91.44

U/VI/?A1.54.11.64.21.74.21.84.31.94.424.42.14.52.24.52.34.52.44.52.54.52.64.5

U/VI/?A2.74.62.84.62.94.634.63.54.944.94.5555.15.55.265.275.285.2

U/VI/?A95.2105.2

伏安圖像如下

J5pointAASmoothingofData1_J654Y電流/A3210-4-2024681012X電壓/V

飽和電壓為5.2V拐點處放大圖如下:

10

J5pointAASmoothingofData1_JY電流0X=-0.6VY=-0.00?A0X電壓

用DATAREAD讀出拐點值為Ua??0.6V

2．

作v?Ua的關(guān)系曲線，用一元線形回歸法計算光電管陰極材料的紅限頻率、逸出功及h值，并與公認值比較。

入射光波長?/nm入射光頻率v/Hz遏止電位差Ua/V

3658.216?10144057.407?10144366.881?10145465.492?10145775.198?1014-1.80-1.40-1.10-0.7-0.611

遏制電壓/V1.81.6LLinearFitofData1_L1.41.2Y=A+B*XParameterValueErrorA-1.44030.11196B0.388620.01662RSDNP0.997270.0424751.71284E-41.00.