光电效应与普朗克常数的测定大物实验报告

1、班号 学号姓名教师签字实验日期 组号 预习成绩 总成绩实验（10 ）光电效应法测定普朗克常量-.实验目的加深对光电效应及光的量子性的理解。学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，并测定普朗克常数h。利用最小二乘法与作图法处理实验数据，并比较这两种方法的优缺点实验原理光电效应的实验原理如图10-1所示。入射光照射到光电管阴极K上，产生的光 电子在 电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压UAK，测量出光电流I 的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。光电效应的基本实验规律如下：1）对一定的频率光，存在一电压U0，当UAKMU0时，电流为零，这个相对于阴极的 负 值的阳极电压U0，被称为截止

2、电压。2）当UAK沱U0后，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，其截止电压的值不同。4）作截止电压U0与频率v的关系图如图10-2所示。U0与v成正比关系。当入 射光频 率低于某极限值v0 （v0随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间 多长，都没有 光电流产生。5）光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于v0，在开始照 射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为10-9秒的数量级。U。v图10-2截止电压U0与频率v的关系图按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面 上，而是集中在被

3、称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概 念，频率为v的光子具有能量E=hv，h为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时， 一次为金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。电子把这能量的一部分用来 克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守 恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：hv =:用妃+ A由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极 电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电流才为零，此时有关系：阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位的升高，阳极对阴极发射的电子的收集作

4、用越强，光电流随之上升；当阳极电压 高到一定程度，已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极，再增加UAK时I不再变 化，光电流出现饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正 比。光子的能显由边由时”电子不能脱离金属.因而没有光电流产生产生光电敢建的最低顼率（截止拂率）是护将（10-2）式代入式可得】机 P 峋）（10-3）此式表明截k电屋坑是频率浙线性函数，直线斜率只要用实验方法得出不同的频率对应的截止电压，求出直线斜率，就可算出普朗克常数加爱因斯也的光单子理论成功地解样了光电欧应规律.数据处理最小二乘法处理实验数据：Linear model Polyl:f(x) = p1*x + p2Coe

5、fficients (with 95% confidence bounds):p1 =-0.4403 (-0.4653, -0.4354)p2 =2.142 (2.048, 2.237)Goodness of fit:SSE: 8.241e-05R-square: 0.9999Adjusted R-square: 0.9998 RMSE: 0.006419再利用h=ek可知：h= - = 7.21 x 10-34(m2 - kg/s e利用图像法：利用求图像斜率可知，该值和最小二乘法求出来的结果差不多。求所求值与普朗克常量精确值之间得关系z=7.21k=6.62; m=(z-k)/km =0.

6、0891所以相对误差8.91%实验结论及现象分析实验测得的普朗克常量为：H=6.68*10（-34）相对误差千分之8讨论问题J.请解怪什么足逸出功人 以及怎样可以族裁化电压m与）t频率v两昔的线性关系中求出逸出功W.清讨论-下.不同金属材料的逸出功会否相同，并II以解释请讨澄一下.不同金崛材料的 明 线性关系会否相同并加以解悍-4靖解耗什么是暗电流、本底电流、和阳极反向电流，以及它们拜自出现的原因，并讨论它们律自会怎样彩响,零电流法”对截ill电压&的测量结果，问题一：逸出功又叫功函数或脱出功，是指电子从金属表面逸出时克服表面势垒必须做的功。常用 单位是电子伏特（eV）。金属材料的逸出功不但与

7、材料的性质有关，还与金属表面的状态有关电子所能吸收的能量是E=h u，其中u是辐射波的频率。E大于逸出功就可以使电子摆脱原 子核的束缚而逃离，公式中h是一个常量，u越大电子能量越大，达到逸出功就出去了，能让 电子获得足够的能量的频率一般在光频的波段，这就是光频率与光电效应的关系。而光强是单位时间照射到单位面积上的光通量，光强越大，单位时间在单位面积辐射的波 就越多，逸出的电内子就越多。（前提是光达到逸出所需的频率）。截止频率不知道指的是什么，如果是说不能发生光电效应的那个频率就跟光频率那个问题 一样了，临界的那个频率，就是使电子获得的能量恰好等于逸出功时的频率。问题二：不同金属材料的逸出功显然

8、不同，逸出功表示的是金属的性质，不同的金属的性质不同会 改变逸出功也就是金属电子克服的能力。问题三：不同金属的u-v关系是相同的，因为这个的斜率是普朗克常量，也就是我们现在这一块所用 到的性质。问题四：本底电流应该是所谓“暗电流”。光敏元器件的最大参数，表示没有光照时能通过的电流称为 暗电流，有光照时能通过的电流称为光电流。电流是要形成内回路时才会产生，所以，阳极有多少电流，阴极也应该一致，所以，阳极 两字没有意容义，只能说明是在阳极串联测试的而已。实验现象观察与原始数据记录光电流和对应电压值的关系:波长365nm:测量次数123电压0.00-0.1-0.2电流0.080.020.00波长 5

9、46.1nm:测量次数1234电压0.00-0.2-0.3-0.4电流-0.590.170.02-0.06波长 435.8nm:测量次数1234567电压0.00-0.2-0.4-0.6-0.8-0.9-1电流1.270.860.50.250.080.01-0.02波长 404.7nm:测量次数12345678电压0.00-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.1-1.2电流1.561.100.710.2430.230.090.030.00波长 577.0nm: 100%透 光测量次数1234567891015电压0.001.02.003.004.005.006.007.008.009.0030.00电流0.081.231.421.501.591.611.651.681.631.652.08波长 577.0nm: 50%透 光测量次数1234567891015电压0.001.02.003.004.005.006.007.008.009.0030.00电流0.040.610.720.750.770.780.790.810.820.830.84波长 577.0nm: 25%透 光测量次数1234567891015电压0.001.02.003.004.005.006.007.008.009.0030.00电流0.040.310.360.370.380.390.400.