基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数

基础物理实验研究报告:光电效应法测量普朗克常数的误差分析及现象探索类别：101411姓名：毕雄学生编号：10141021目录目录2摘要：3一、实验及应用背景介绍3二。实验3的目的三。实验原理4四.实验仪器介绍6V.实验内容6(1)试验6前的准备(2)测量普朗克常数h: 7(3)光电池伏安特性曲线：8六.数据记录和处理10(1)原始数据记录10(2)图解方法11(3)线性回归方法11(4)光电池在不同频率下的伏安特性曲线13(5)光电管在相同频率和不同光强下的伏安特性曲线13七.误差分析14八.实验现象探索15九、实验总结，感受15X.参考文献15摘要：本文简要介绍了光电效应法测量普朗克常数的实验原理、步骤、仪器及注意事项。普朗克常数分别用图解法和线性回归法计算，通过比较得出一种更精确的处理方法。数据由办公软件处理，有效控制了拟合直线的人为误差。最后，探讨了实验的误差来源，提出了一些改进方法，对实验结果进行了分析，并提出了一些粗浅的想法。一、实验及应用背景介绍光电效应是指当一定频率的光照射金属表面时，电子从金属表面逃逸的现象。1887年，物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在，从而发现了这一现象，但这一实验现象无法用当时广为人知的电磁波理论来解释。1905年，爱因斯坦大胆地将黑体辐射研究中的普朗克辐射能不连续性观点应用到光辐射中，提出了“光量子”的概念，从而成功地解释了光电效应现象。1916年，密立根证实了爱因斯坦方程的正确性，并通过光电效应精确测量普朗克常数，精确测量了普朗克常数。爱因斯坦和密立根因对光电效应的杰出贡献分别获得了1921年和1923年的诺贝尔奖。光电效应实验对于理解光的本质和早期量子理论的发展具有里程碑意义。随着科学技术的发展，光电效应已经广泛应用于工农业生产、国防和许多科技领域。由光电效应制成的光电器件，如光电池、光电池、光电倍增管等。已经成为生产和科研中不可缺少的设备。二。实验目的1.通过光电效应实验对光电效应规律进行定性分析，进一步了解光的量子本质；2.学习验证爱因斯坦光电方程和确定普朗克常数H的实验方法；3.进一步练习使用线性回归和映射来处理实验数据。三、实验原理光电效应的实验原理如图1所示。入射光照射光电池的阴极K，产生的光电子在电场的作用下迁移到阳极A，形成光电流。改变外加电压UAK，测量光电流I的大小，得到光电池的伏安特性曲线。光电效应的基本实验事实如下：(1)对应于某一频率，光电效应的I-UAK关系如图2所示。从图中可以看出，对于某一频率，存在电压U0。当UAKU0时，电流为零。相对于阴极的负阳极电压U0被称为截止电压。(2)当UAKU0时，I迅速增加，然后趋于饱和。饱和光电流IM的大小与入射光的强度p成正比。(3)对于不同频率的光，截止电压值不同，如图3所示。(4)截止电压U0和频率v之间的关系如图4所示，并且U0与v成比例。当入射光频率低于某个极限值v0(v0随着不同的金属而变化)时，不管光强度和照射时间如何，都不产生光电流。(5)光电效应是瞬时的根据爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论想象的那样分布在波前上，而是集中在称为光子的粒子上，但是粒子仍然保持频率(或波长)的概念。频率为v的光子具有能量E=h v，h是普朗克常数。当光子撞击金属表面时，它们同时被金属中的电子吸收，而不需要时间来积累能量。电子利用这一能量的一部分来克服金属表面对它的吸引力，剩下的部分成为电子离开金属表面的动能。根据能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：hv=12mv02 A (1)其中，a是金属的功函数，12mv02是光电子获得的初始动能。从这个公式可以看出，入射到金属表面的光的频率越高，逃逸电子的动能就越大。因此，即使阳极电位低于阴极电位，电子也会落入阳极形成光电流。光电流将为零，直到阳极电位低于截止电压。这在此时是相关的：eU0=12mv02 (2)在阳极电势高于截止电压之后，光电流随着阳极电势的增加而增加，因为阳极更强地收集阴极发射的电