光电效应测定普朗克常数

1、光电效应实验原始数据记录表一、U口丫关系0ii波长入（nm）365.0404.7435.8546.1577.0频率v0014Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止电压SO）手动-1.824-1.450-1.230-0.680-0.520自动-1.822-1.451-1.230-0.677-0.520表二、1口U关系AK九=365.0nm0=4mmL4Q.0cmU(V)AKIC10-10A)U(V)AKIC10-10A)U(V)AKIC10-10A)504.48283.6861.53484.42263.5641.04464.36243.4430.77444.29223.29

2、2.50.65424.23203.1520.52404.151831.50.4384.07162.8310.3364.01142.630.50.21343.93122.3900.13323.86102.12-0.50.075303.7781.84-10.046光电效应测定普朗克常数一、实验目的1了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程2.掌握用光电效应法测定普朗克常数h。二、实验仪器仪器由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管，ZKY-GD-4智能测试仪构成,仪器结构如下图1所示1汞灯电源、2汞灯3滤色片、4光阑、5光斑管、6基座、7测试仪图2光电效应实验示意图图1实验仪器结构示意图三、实验

3、原理普朗克常数h是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为Y的光子其能量为加。当电子吸收了光子能量加之后，一部分消耗与电子的逸出功W,另一部分转换为电子的动能2mv2，即:11）mv2=hv-W2上式称为爱因斯坦光电效应方程。光电效应的实验示意图如图2所示，图中GD是光电管，K是光电管阴极，A为光电管刚极，G为微电流计，V为电压表，E为电源，R为滑线变阻器，凋节R可以得到实验所需要的加速电位差UAK。光电管的A、

4、K之AK间可获得从一U到0再到十U连续变化的电压。实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为365nm、405nm、436nrn、546nrn、577nrn。无光照阴极时，由于刚极和阴极是断路的，所以G中无电流通过。用光照射阴极时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流。（简称阴极电流）。加速电位差UAK越大，AK阴极电流越大，当UAK增加到一定数值后，阴极AK电流不再增大而达到某一饱和值IM，IM的大小和照射光的强度成正比。加速电位差UAK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差UAK负到一定数值时，AKAK阴极电流变为“0”，与此对应的电位差称为截止电位差。这一电

5、位差用U来表示。0U0的大小与光的强度无关，而是随着照射光的频率的增大而增大。实验中可以通过测量截至电压U和入射光频率丫之间的关系来求解普朗克常数。同时光电流0的大小和加速电压之间的关系是光电管的伏安特性，在实验中可以测量I口UAK验证。四、实验步骤：（1）测试前准备：将测试仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出（后面板上）连接起来（红一红，兰一兰）。（2）测普朗克常数h测量截止电压：测量截止电压时，“伏安特性测试截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态。“电流量程”开关应处于

6、10-13A档。a.手动测量使“手动自动”模式键处于手动模式。将直径4mm的光阑及365.0nm的滤色片装在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。此时电压表显示UAK的值，单位为伏；电流表显示与UAK对应的电流值AKAKI,单位为所选择的“电流量程”。用电压调节键f、（、一、f可调节UAK的值，AK-、一键用于选择调节位键用于调节值的大小。从低到高按步长为0.01V或0.001V调节电压（从-2V到0V）,观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的UAK，以其绝对值作为该波长对应的Ua的值，并将数据AK记于表一中。依次换上404.7nrn、435.8nrn、546.1nm、577.0nm的滤色片，

7、重复以上测量步骤。（3）测光电管的伏安特性曲线：此时，“伏安特性测试截止电压测试”状态键应为伏安特性测试状态。“电流量程”开关应拨到10-10A挡，并重新调零。将直径4mm的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。测伏安特性曲线可选用“手动/自动”两种模式之一，测量的最大范围为-150V量时步长为1V,仪器功能及使用方法如前所述。五、数据处理：1、利用截至电压求解普朗克常数h（1）U口Y关系数据表格0ii波长入（nm）365.0404.7435.8546.1577.0频率vi(1014Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止电压SO）手动-1.824-1.450-1

8、.230-0.680-0.520自动-1.822-1.451-1.230-0.677-0.5205.05.56.06.57.07.5fl.OB.5監(WWHz)（2）利用手动数据图解法求普朗克常数h拟合直线斜率B=0.42191x10-14根据实验公式：eU二hy-W0可以得出：h=Be-6.75x10-34Js其中e=1.602x1019C普朗克常数的公认值为：ho二6.626x10-34Js实验hhI结果的百分差为：E二肚二2.1%h02、光电管的伏安特性1Uak关系九=365.0nm0=4mmL=40.0cmU(V)AKIC10-10A丿U(V)AKI(x10-10A丿U(V)AKIC10-10A丿504.48283.6861.53484.42263.5641.04464.36243.4430.77444.29223.292.50