光电效应测定普朗克常数

普朗克常数测定仪的应用预习提纲

1.实验任务：

（1）用光电效应仪测普朗克常数；（必做）

（2）光强对普朗克常数测定影响的研究；（选做）

2.实验原理：

（1）截止电压与截止频率？

（2）如何确定不同频率下的截止电压？

（3）光电子的能量随光强变化吗？

（4）光电流的大小随光强变化吗？

（5）如何从光电管的U-I特性图上利用“拐点法”确定“截止电压”？

（6）如何利用“线性函数”图像求出普朗克常数？

3、操作规范：

（1）贡灯开启直至实验结束、数据签字后方能关闭；

（2）操作时，室内人员清勿讲话和走动，以免影响实验数据；

（3）仪器不用时，将镜头盖盖上，关掉电源开关（不用拔掉电源插座）；

4、数据处理表格设计：

表格设计

不同频率下的伏安特性曲线

（数据仅仅供参考，每位同学的仪器数据都不同）

光阑孔直径①=10.00X10-3m：距离:L=27.13X10-2m

电压~3.1-1.9-1.7-1.6~1.6-1.5-1.4-1.2-1.0

VKA(V)3.14

值量489845539

程：

-3.14

+3.14

V；

电流

值放

/AKXIO"A)-3-118121980158160160

大倍

率

X

10-5

•

365n

m

VKA(V)

405n

m/AKXIO"A)

VKA(V)

436n

m/AKXIO"A)

VKA(V)

546n

m/AKXIO"A)

VKA(V)

577n

m/AKX10"A)

（1）数据处理：（两种方法选一种）：

（2）利用坐标纸：

（3）根据实验数据在坐标纸上画出每个频率下的伏安特性曲线，并找出相应的截止电压、作出截

止电压一一频率图，技出斜率K,再根据公式h=cK求出普朗克常数。

利用电脑：

将实验数据输入在Excel表格中，点击“图表向导”作出每个频率下的伏安特性曲线图形，确定截

止电压；再利用截止电压一一频率数据作出截止电压一一频率图，鼠标指向图线，按鼠标“石键”，点

击“添加趋势线”，在“类型”中选则“线性(L)”,在“选项”中选“显示公式(E)”,在显示图

形上，可直接确定斜率的大小，根据公式卜=61＜求出普朗克常数。

(3)不确定度的处理方法

在Excel中选：4个空格ffx—统计一Linest(双击)一分别在表格最上的1.2

两行中，填入原

始数据(截止电压、

频率)：在3、4两行

中，分别填入true,

true一

(Ctrl+Shift+Enter)1.850378672

,则第一列第一行为

斜率拟合值，第一列

第二行为斜率拟合不

确定度.

-0.437813129

0.0305078880.205495205

光阑孔直径中=10.00X10-3m；距离：L=27.13X10-2m；

遏止电压（取正值）一波长表格

波长（nm）365405436546577

频率(xlO"HZ)

8.227.416.885.495.20

截止电压（Us）-2.08-1.30-1.17-0.78-0.45

截止电压（纵坐标，单位:V）——频率（横坐标，单位:xlO14HZ）:

实验所需公式

公认值：ho=6.63X10-34(J-S)

找出斜率，再根据公式h=eK求出普朗克常数h。

其中：K在图上直接找出

石="&xl()()%

%

h=h±

计算：图中看出斜率为:0.4378x10-14；斜率不确定度0.031X1044

△产e•%=1.6x10-19*o.O31xl0-l4=0.50x10-34(JS)

计算得：h=eK=1.6xl0-19x0.4378xIO'14=7.01x10-34(JS)

/z二万±A,,=(7.01土0.50)x10-34JS

5.结果讨论和误差分析：(本次实验项目的重点)(仅供格式上的参考)。

34

(1)算出百分差纥=啜x】00%7.01X10-6.63x10

x100%=5.5%

6.63x10"

般控制在8%以内。

(2)误差分析：(请同学们根据自己实验实际情况具体分析，以下仅供参考)

一定性分析：举例：

<1>截止电压的取值是影响测量结果的主要原因；

<2>电流的原因：由于有暗电流、本底电流、反向电流的干扰，实际的截止电压应在电流为零时

的反向电压与电流达到反向饱和拐点处对应的反向电压之间，不易准确找到，一般以前者或后者来

近似代替，故会产生较大的误差。反向电流是由于在制造过程中光阴极物质溅射到阳极上，当光照射

时，其行为与光阴极相似，致使在截止电压下获得一个反向目流，随着反向电压的增加，反向电流趋

于饱和，这是因为在测量反向截止电压时，阴极是高电位，阳极是低电位，阳极是的阴极材料光电子

在光电效应中的加速电场中所产生的反向电流就是在加上反向电压后总有02().%!A,(随频率的不

同而异)的光甩流的原因，实验得知随着反向电压增加到一定的值时(3.00V左右)，这一电流就不

在增加，所有阳极光电子都到了阴极。

<3>电压的原因：由于电流原因，导致本实验截止电压偏大，h值偏大c

二定量分析：

(1)改变距离为L=20.00cm,其它不变时,(要求具体处理计算过程)测得：

,434

h20Go=eK=1.6xl0T9x0.4366xl0-=6.99xlO-(JS)

%7=eK=1.6xlO,9x0.4378x10-'4=7.01xl0-34(JS)

比较h值相差较小，故得出结论

说明：光强的改变对普朗克常数的测定没有影响。

(2)改变光澜孔直径，其它不变时,h是否会发生变化？

(3)实验中减少杂光的干扰时，h是否会发生变化？

6仪器操作提示

按仪器盖上的实验步骤及参数进行操作

7实验报告注意

（1）实验参考内容：浙江海洋学院主页一机构设置一公共实验中心一物理实验教学中心一“教学

辅导/实验预习”及教材中的提纲（416室内门上或4楼左侧橱窗内）；

（2）图形：最好利用Excel,六幅图打印在一张B5纸，粘在报告内；也可利用坐标纸