光电效应法测定普朗克常数..ppt

1、光电效应法测定普朗克常数,【实验目的】,一、进一步理解光的量子性和爱因斯坦光电效应方程。 二、学习测量普朗克常数的方法。 三、掌握小型光栅单色仪和微电流计的调节方法。,【实验原理】,一、光电效应和爱因斯坦方程 二、光电管的实际伏安特性曲线,一、光电效应和爱因斯坦方程,GD为光电管，K为阴极，A为阳极，G为微电流计，V为电压表，R为滑线变阻器。 调节R可使A、K之间获得由U经过0V到U连续变化的电压。当一定光强的单色光照射光电管的阴极时，阴极释放出光电子，并在电场作用下向阳极漂移，于是在回路中产生光电流。,光电效应实验规律,1、饱和电流： 光强一定时，随着电压的增加，光电流趋于一 个饱和值。 对

2、于不同的光强，饱和光电流与光强成正比。,2、存在截止电压： 当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降为零，直至反向电压达到U0时，光电流才为零，U0称为截止电压。这表明此时具有最大动能的光电子刚好被反向电场所阻挡。 3、截止电压U0与入射光的频率成线性关系。,4、存在截止频率：只有入射光频率 大于0 时，才能产生光电效应，0称为截止频率。对于不同的金属阴极，0值也不同。但这些直线的斜率都相同。 5、瞬时效应：频率大于截止频率0的光一照到阴极上，立即有光电子产生。,爱因斯坦光电效应方程,光束由光子构成，频率为的光束，光子能量为 = n h. 当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的

3、电子全部吸收，而不需积累能量的时间。,（1）当h00 = W/h（截止频率）时才发生光电效应。,(2),即截止电压U0 与入射光频率 成线性关系。 由实验可确定该直线的斜率，从而算出普朗克常数h。,（3）当频率一定时，入射光强 P 越大，光子数目越多，则单位时间内产生光电子数目越多，饱和光电流强度就越大。即在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比于入射光强P。,（4）当光子入射金属表面时，一个光子携带的能量 h一次为一个电子全部吸收，若 0 ，电子立即逸出而不需时间积累。即光电效应具有瞬时性。,二、光电管的实际伏安特性曲线,实测电流（实线）为零处阴极电流并不为零，此时的电压也不是截止电压（U0U

4、0）； 由于光电管阳极电流很快达到饱和，实测电流曲线拐点对应的电压（ U0 ）很接近阴极电流为零处的电压（ U0 ）， U0 U0 ，这种求出截止电压的方法称为“拐点法”。,【实验内容与步骤】,1、分别打开溴钨灯和测量放大器的电源，测量放大器需要预热。 2、调节光源和透镜：使光源发出的光经过透镜聚焦后，恰好照在单色仪的入缝上，并使光斑与入缝对称。 3、调节单色仪。先将实验室光线调暗，再用一张白纸放在单色仪的出缝处，将波长读数轮调到零。一边在零线附近微微转动读数轮，一边观察白纸屏有无白光输出，直到有白光输出为止。读出此时的读数，作为“零点误差”修正以后的波长读数。（波长读数轮主尺上“一毫米”对应

5、着100 nm的波长；套筒上均匀地分为50个小格，每个小格对应1 nm。 ）,4、将读数轮置于546nm（修正值）。取下光电管暗盒盖，使其对准单色仪的出缝处。 5、调好测量放大器的零点位置。调节电位器旋钮，从1V开始，缓慢改变电压，观察电流变化，记住电流开始明显升高的电压值。然后，还是从1V开始，依次读取电压和电流值，在电流升起点附近，增加测量点的密度，以使作图精确。电流变成正值后，加大测量点的间隔。倍率用0.001键。在电压升高的过程中，如果微电流计的指针置于零点以下，需要按下电流换向键。 6、按照上述方法，依次完成577nm、600nm、650nm和680nm的测量。,【实验报告要求 】,一、在坐标纸上作出5种波长的UI曲线。要求：准确找到数据点，连成光滑曲线，明显标出拐点，确定各拐点对应的电压（截止电压U0）。 二、在坐标纸 上作出U0 直线。要求： U0 取绝对值，算出各波长对应的频率，做拟合直线，在此直线上找到两点求斜率。 三、计算h的值，与公认值