问-光电效应和普朗克常数的测定

1、何谓光电效应？如果一种物质逸出功为2.0ev ，那么它做成光电管阴极时能探测的波长红限是多少？

提示：当一定频率的光照射金属表面时有电子可以从金属中逸出的现象。 W λ

hc h ν== 2、金属的截止频率（红限）是什么？

提示：产生光电效应的光子最低频率称为截止频率。当光的频率小于截止频率时，不管光强如何，都没有光电子产生。

3、光电子的能量随光强变化吗？

提示：光电子的能量与光强无关，只与光频率有关，由爱因斯坦光电方程决定。当光的频率小于截止频率时，不管光强如何，都没有光电子产生。

4、光电流的大小随光强变化吗？

提示：光电流与光强有关，光强越大，产生的光电子越多，光电流越大。

6、何谓截止电压？

提示：当光电流等于零时光电管所加的反向电压。

7、光电管的反向电流是如何产生的？

提示：光电管阳极被污染，沾上了少许阴极材料，人射光照射阳极或者人射光从阴极反射到阳极之后都会造成阳极光电子发射，形成反向电流。

8、光电管的暗电流是如何产生的？

提示：热激发射的电子形成的电流。

9、光电管的本底电流是如何产生的？

提示：杂散光照射光电管产生的光电流。

光电效应以与普朗克常数的测量

实验二十九 光电效应及普朗克常数的测量 光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。普朗克常数是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为 s J h ??=-3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。 1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。作为第一个在历史上实验测得普朗克常数的物理实验，光电效应的意义是不言而喻的。 一、实验目的 1． 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 2． 测量普朗克常数h 。 二、实验仪器 仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大 器）构成，仪器结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。 汞灯：可用谱线365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 、579.0nm 滤色片：5片，透射波长365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 光阑：3片，直径分别为2mm 、4mm 、8mm 光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K ），光谱响应围320~700nm ，暗电流：I ≤2×10-13A （-2V≤U AK ≤0V ） 光电管电源：2档，-2～0V ，-2～＋30V ，三位半数显，稳定度≤0.1% 图1 仪器结构示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1测试仪； 2光电管暗盒； 3光电管； 4光阑选择圈； 5滤色片选择圈； 6基座； 7汞灯暗盒； 8汞灯； 9汞灯电源

光电效应以及普朗克常数的测量

实验二十九 光电效应及普朗克常数的测量 光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。普朗克常数是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ??=-3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。 1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。作为第一个在历史上实验测得普朗克常数的物理实验，光电效应的意义是不言而喻的。 一、实验目的 1． 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 2． 测量普朗克常数h 。 二、实验仪器 仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大 器）构成，仪器结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。 汞灯：可用谱线365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 、579.0nm 滤色片：5片，透射波长365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 光阑：3片，直径分别为2mm 、4mm 、8mm 光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K ），光谱响应范围320~700nm ，暗电流：I ≤2×10-13A （-2V≤U AK ≤0V ） 图1 仪器结构示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1测试仪； 2光电管暗盒； 3光电管； 4光阑选择圈； 5滤色片选择圈； 6基座； 7汞灯暗盒； 8汞灯； 9汞灯电源

普朗克常数测量的实验

普朗克常数测量的实验 一、实验仪器 GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成) 光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。 二、实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。 三、实验原理 1、普朗克常数的测定 根据爱因斯坦的光电效应方程： P s E hv W =- （1） (其中：P E 是电子的动能，hv 是光子的能量，v 是光的频率，s W 是逸出功, h 是普朗克常量。) s W 是材料本身的属性，所以对于同一种材料s W 是一样的。当光子的能量s hv W <时不能产 生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率0v （0/s v W h =） 实验中：将A 和K 间加上反向电压KA U (A 接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压KA U 的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当KA s U U =时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。即 s P eU E = （2） 这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时，截止电压也不同。将（2）式代入（1）式， 得 0s h U v v e =-（） （3） （其中0/s v W h =）式中h e 、都是常量，对同一光电管0v 也是常量，实验中测量不同频率下的s U ，做出s U v -曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。 若电子电荷e ，由斜率h k e = 可以求出普朗克常数h 。由直线上的截距可以求出溢出功s W ，由直线在v 轴上的截距可以求出截止频率0v 。如图（2）所示。

大物实验报告光电效应测量普朗克常量和金属逸出功

大连理工大学 大学物理实验报告 院（系）材料学院专业材料物理班级0705 姓名童凌炜学号200767025 实验台号 实验时间2009 年04 月24 日，第九周，星期五第5-6 节 实验名称光电效应测量普朗克常量和金属逸出功 教师评语 实验目的与要求： 1.通过测量不同频率光照下光电效应的截止电压来计算普朗克常量 2.获得阴极材料的红限频率和逸出功 主要仪器设备： 1.光电效应实验仪（GGQ-50 高压汞灯，GDh-I型光电管电流测量仪） 2.滤光片组（通光中心波长分别为365.0nm, 404.7nm, 435.8nm, 546.1nm, 577.0nm） 3.圆孔光阑Φ=5mm, Φ’=10mm 4.微电流仪 实验原理和内容： 1.理想光电效应 光电效应实验装置如右上图所示，阴极K收到频率为v的单 色光照射时，将有光电子由K逸出到达阳极A，形成回路 电流I，可以由检流计G所检测到。通过V来监控KA两 端的电压变化，结合G所得到的电流值，可以得到U与光电 流I之间的关系，如右下图所示。 根据爱因斯坦的解释，单色光光子的能量为E=hv，金属中的电 子吸收了光子而获得了能量，其中除去与晶格的相互作用和克

服金属表面的束缚（金属的逸出功A ）外， 剩余的便是逸出光电子的动能， 显然仅仅损失了逸出功的光电子具有最大动能： A hv mv M -=2 2 1。 实验中所加的光电管电压U 起到协助光电流I 形成的作用， 当不加电压U 时， 到达阳极的光电子很少， 光电流十分微弱； 当加上正向电压时， 便有更多的光电子到达阳极， 使得I 增大， 而所有的光电子都被吸引到阳极形成电流时， I 到达最大值， 此时再增大U 也不会改变I ， 成为饱 和光电流I M ， 饱和光电流在光频率一定时， 与光照强度成正比。 如果在光电管两极加反向电压便可以组织光电子到达阳极形成光电流， 当反向电压增大到光电流等于零时， 可知光电子的动能在电场的反向作用下消耗殆尽， 有以下关系式：a M eU mv =2 2 1 ， 其中U a 成为截止电压。 结合以上最大动能的表达式可知， e A v e h U a -=， 如左图做出其对应的图像， 可知直线的斜率为 e h k =， 截距为e A U =0。 图中斜线与x 轴的交点对应的频率v0 称为阴极材料的红限频率， 照射光小于这个频率时， 无法产生光电效应（入射光光子能量小于电子的逸出功）。 显然， 通过测量多组v 和Ua ， 便可以通过计算函数表达式而得到A 、h 、v0。 2. 实验中相关影响因素的修正 1， 暗电流修正 暗电流指没有光照时， 由于金属表面的隧道效应、 光电管漏电、 热噪声等原因造成的由K 向A 逸出电子形成的电流。 由于暗电流对截止电压的影响不大， 实验中可以使用无光照测量电流的方法测出暗电流值， 在后期处理中将其剔除。 2， 阳极电流修正 由于KA 两级距离很近， 光照时阳极的材料同样可以发生一定程度的光电效应而发射光电子， 当光电管加的是反向电压时， 就会使阳极光电子到达阴极形成阳极电流。 在U-I 曲线上阳极电流的影响就是使在负向电压区的阴极电流出现负值下沉， 由于阳极光电子数目有限且相比阴 极较少， 故阳极电流很快达到饱和， 可见实验中截止电压对应的实际情况是总体电流趋于反向稳定时的电压值。

光电效应和普朗克常量的测定-实验报告

光电效应和普朗克常量的测定 创建人：系统管理员总分：100 实验目的 了解光电效应的基本规律，学会用光电效应法测普朗克常量；测定并画出光电管的光电特性曲线。 实验仪器 水银灯、滤光片、遮光片、光电管、光电效应参数测试仪。 实验原理 光电效应： 当光照射在物体上时，光子的能量一部分以热的形式被物体吸收，另一部分则转换为物体中一些电子的能量，是部分电子逃逸出物体表面。这种现象称为光电效应。爱因斯坦曾凭借其对光电效应的研究获得诺贝尔奖。在光电效应现象中，光展示其粒子性。 光电效应装置： S为真空光电管。内有电极板，A、K极板分别为阳极和阴极。G为检流计（或灵敏电流表）。无光照时，光电管内部断路，G中没有电流通过。U为电压表，测量光电管端电压。 由于光电管相当于阻值很大的“电阻”，与其相比之下检流计的内阻基本忽略。故检流计采用“内接法”。 用一波长较短（光子能量较大）的单色光束照射阴极板，会逸出光电子。在电源产生的加速电场作用下向A级定向移动，形成光电流。显然，如按照图中连接方式，U越大时，光电流

I 势必越大。于是，我们可以作出光电管的伏安特性曲线，U=I 曲线关系大致如下图： 随着U 的增大，I 逐渐增加到饱和电流值IH 。 另一方面，随着U 的反向增大，当增大到一个遏制电位差Ua 时，I 恰好为零。此时电子的动能在到达A 板时恰好耗尽。 光电子在从阴极逸出时具有初动能2 2 1mv ，当U=Ua 时，此初动能恰好等于其克服电场力所做的功。即： ||2 12 a U e mv = 根据爱因斯坦的假设，每粒光子有能量hv =ε。式中h 为普朗克常量，v 为入射光波频率。 物体表面的电子吸收了这个能量后，一部分消耗在克服物体固有的逸出功A 上，另一部分则转化为电子的动能，让其能够离开物体表面，成为光电子。 于是我们得到爱因斯坦的光电效应方程：A m hv += 2 v 2 1 由此可知，光电子的初动能与入射光频率成线性关系，而与光强度无关。（光强度只对单位时间内逸出物体表面的光电子的个数产生影响） 光电效应的光电阈值： 红限：当入射光频率v 低于某一值0v 时，无论用多强的光照都不会发生光电效应。由光电效应方程易得这个频率h A v /0=，称为红限。 测量普朗克常量的方法： 用光波频率为的单色光照射阴极板，测量其遏制电位差Ua 。 于是有： A U e hv a +=|| 所以： e A v -= e h |U |a 这表明了截止电压|U |a 和光波频率v 成正比。 实验中获得单色光的方法： 使用水银灯发出稳定白光作为光源，再使用不同颜色的滤光片罩在光电管的入光口以得到相应颜色的单色光，还可以使用不同透光度的遮光片罩在水银灯的出光口以得到不同强度的

大学物理实验 光电效应测量普朗克常量

实验题目:光电效应测普朗克常量 实验目的: 了解光电效应的基本规律。并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。 实验原理: 当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分 则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电 效应，逸出的电子称为光电子。 光电效应实验原理如图1所示。 1． 光电流与入射光强度的关系 光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后， 光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。 当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 2． 光电子的初动能与入射频率之间的关系 光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着电场力方向由K 极向A 极运动。当U=U a 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即 a eU mv 2 2 1 (1） 每一光子的能量为hv ，光电子吸收了光子的能量hν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A，另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知:A mv hv 2 2 1 （2） 由此可见，光电子的初动能与入射光频率ν呈线性关系，而与入射光的强度无关。 3． 光电效应有光电存在 实验指出，当光的频率0v v 时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式（2）， h A v 0，ν0称为红限。 由式（1）和（2）可得：A U e hv 0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分 别做光源时，就有:A U e hv 11,A U e hv 22,…………,A U e hv n n ,

普朗克常量的测定

利用光电效应测定普朗克常量 一：实验目的 1． 通过实验加深对光的量子性的了解。 2． 通过光电效应实验，验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。 二：实验仪器 智能光电效应仪由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管、智能实验仪构成。实验仪有手动和自动两种工作模式，具有数据自动采集，存储，实时显示采集数据，动态显示采集曲线（连接计算机），及采集完成后查询数据的功能。 三：实验原理 当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。所产生的电子，称为光电子。光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念。他认为光是一种微粒—光子；频率为v 的光子具有能量ε=hv ，h 为普朗克常量。根据这一理论，当金属中的电子吸收一个频率为v 的光子时，便获得这光子的全部能量hv ，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W ，电子就会从金属中逸出。按照能量守恒原理有： + = 2 21m m hv υW （1） 上式称为爱因斯坦方程，其中m 和m υ是光电子的质量和最大速度，1/2m 2 m υ是光电子 逸出表面后所具有的最大动能。它说明光子能量hv 小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v 0=W/h ，称为光电效应的极限频率（又称红限）。不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。 我们在实验中将采用“减速电势法”进行测量并求出普朗克常量h 。实验原理如图 图1 图2 1所示。当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 加正电势，K 加负电势时，光电子就被加速；而当 K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速。当A 、K 之间所加电压（U ）足够大时，光电流达到饱和值I m ，当U ≤-U 0，并满足方程 eU 0=22 1m mv (2) 时，光电流将为零，此时的U 0称为截止电压。光电流与所加电压的关系如图2所示。 将式（2）代入式（1）可得 eU 0=hv -W 即 U 0=e W v e h - （3） 它表示U 0与v 间存在线性关系，其斜率等于h /e ，因而可以从对U 0与v 的数据分析中求出普朗克常量h 。 实际实验时测不出U 0，测得的是U 0与导线和阴极间的正向接触电势差U c 之差U 0ˊ，即测得的U 0ˊ是 U 0ˊ=U 0-U c 图1 图2

利用光电效应测普朗克常数实验步骤

1 利用光电效应测普朗克常数 注意事项 1.灯和机箱均要进行预热20分钟。 2.汞灯不宜频繁开关。 3.不要直接观看汞灯。 4.行测量时，各表头数值请在完全稳定后记录，如此可减小人为读数误差。 实验目的 1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。2．测量普朗克常数。 实验原理 光电效应是指一定频率的光照射在金属表面上时，会有电子从金属表面溢出的现象。光电效应实验原理如右图所 示。图中A、K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率ν的光射到金属材料做的阴极K上，就有光 电子逸出金属。若在A、K两端加上电压U AK后，光电子将由K定向地运动到A，在回路中就形成光电流I。改变外加电 压U AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。 光电流随着加速电位差U AK的增加而增加，加速电位差加到一定量值后，光电流达到饱和值I h，饱和电流与光强 成正比，而与入射光的频率无关。当U AK =U A －U K变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个截止电压U0存在， 当电压达到这个值时，光电流为零，截止电压U0同入射光的频率成正比，如右图所示。 由爱因斯坦光电效应方程：hν=mV2/2+A和eU0= mV2/2，可以得到hν=eU0+A，只要用实验的方法得到不同的频率对 应的截止电压，求出斜率，就可以算出普朗克常数 实验步骤 （一）测试前准备 1、将测试仪及汞灯电源接通，预热20分钟。把汞灯及光电管遮光盖盖上，将汞灯光输出口对准光电管光输入口，调整光电管与汞灯距离为30cm（实验中不能移动该位置）。 2、测试前调零：在未连接光电流输入与光电流输出的情况下，将“电流量程”选择开关打在10－13档，旋转“电流调零”旋钮，使电流指示为000。（注意：调零后“电流调零”旋钮不能再改变，只改变“电压调节”旋钮）. ’.

光电效应及普朗克常数的测定预习提纲

光电效应及普朗克常数的测定预习提纲 1、实验任务 （1）用光电效应仪测普朗克常数；（必做） （2）光强（光阑孔直径的大小）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）汞灯开启直至实验结束、数据签字后方能关闭； （2）操作时，室内人员请勿讲话和走动，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。 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Φ= 10.00×10-3m；距离： L=27.13×10-2 m ； 电压值量程：-3.14—+3.14 V；电流值放大倍率×10-5A 数据处理：（两种方法选一种） （1）利用坐标纸： 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——频率图，找出斜率k，再根据公式h=ek 求出普朗克常数。 （2）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——频率数据作出截止电压——频率图，鼠标指向图线，按鼠标“右键”，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h=ek 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→fx→统计→Linest(双击) →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→(Ctrl+Shift+Enter),则第一列第一行为斜率拟合值，第一列第二行为斜 光阑孔直径Φ=10.00×10-3m；距离： L=27.13×10-2 m；

光电效应测普朗克常数-实验报告

综合、设计性实验报告 年级 ***** 学号********** 姓名 **** 时间********** 成绩 _________

一、实验题目 光电效应测普朗克常数 二、实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。 三、仪器用具 ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪 四、实验原理 1、光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为 式中，为普朗克常数，它的公认值是 = 。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1）式中，为入射光的频率，为电子的质量，为光电子逸出金属表面的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。 显然，有 （2）代入（1）式，即有 （3）由上式可知，若光电子能量，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一

光电效应法测普朗克常量_实验报告

实验题目：光电效应法测普朗克常量 实验目的：1.了解光电效应的基本规律； 2.用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。 实验原理：当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。 光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。 1． 光电流与入射光强度的关系 光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差U a 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 2． 光电子的初动能与入射频率之间的关系 光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着电场力方向由K 极向A 极运动。当U=U a 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即 a eU mv =2 2 1 （1） 根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一粒一粒运动着的粒子流，这些光粒子称为光子。每一光子的能量为hv =ε，其中h 为普朗克常量，ν为光波的频率。所以不同频率的光波对应光子的能量不同。光电子吸收了光子的能量h ν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知 A mv hv += 2 2 1 （2） 式（2）称为爱因斯坦光电效应方程。

由此可见，光电子的初动能与入射光频率ν呈线性关系，而与入射光的强度无关。 3． 光电效应有光电存在 实验指出，当光的频率0v v <时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式（2），h A v = 0，ν0称为红限。 爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式（1）和（2）可得： A U e hv +=0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分别做光源时，就有 A U e hv +=11 A U e hv +=22 ………… A U e hv n n += 任意联立其中两个方程就可得到 j i j i v v U U e h --= )( （3） 由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。 因此，用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。 实验中，单色光可由水银灯光源经过单色仪选择谱线产生。 表8.2.1-1 可见光区汞灯强谱线 为了获得准确的遏止电位差值，本实验用的光电管应该具备下列条件：

光电效应测量普朗克常量实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除光电效应测量普朗克常量实验报告 篇一：光电效应测普朗克常量实验报告 三、实验原理1.光电效应 当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。所产生的电子，称为光电子。光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。当金属中的电子吸收一个频率为v的光子时，便获得这光子的全部能量hv，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功w，电子就会从金属中逸出。按照能量守恒原理有： （1） 上式称为爱因斯坦方程，其中m和?m是光电子的质量和最大速度，是光电子逸出表面 后所具有的最大动能。它说明光子能量hv小于w时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v0=w/h，称为光电效应的极限频率（又称红限）。不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也

是不同的。由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位 被称为光电效应的截止电压。 显然，有 代入（1）式，即有 （3） 由上式可知，若光电子能量 ，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 （2） ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子ν的频率成正比，，将（3）式改写为 （4） 上式表明，截止电压 是入射光频率ν的线性函数，如图2，当入射光的频率 时，

光电效应以及普朗克常数的测量

实验二十九 光电效应及普朗克常数的测量 光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。普朗克常数是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ??=-3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。 1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。作为第一个在历史上实验测得普朗克常数的物理实验，光电效应的意义是不言而喻的。 一、实验目的 1． 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 2． 测量普朗克常数h 。 二、实验仪器 仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大 器）构成，仪器结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。 汞灯：可用谱线365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 、579.0nm 滤色片：5片，透射波长365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 光阑：3片，直径分别为2mm 、4mm 、8mm 光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K ），光谱响应范围320~700nm ，暗电流：I ≤2×10-13A （-2V≤U AK ≤0V ） 光电管电源：2档，-2～0V ，-2～＋30V ，三位半数显，稳定度≤0.1% 图1 仪器结构示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1测试仪； 2光电管暗盒； 3光电管； 4光阑选择圈； 5滤色片选择圈； 6基座； 7汞灯暗盒； 8汞灯； 9汞灯电源

光电效应和普朗克常数的测定

光电效应和普朗克常数的测定 一、实验内容： 1.通过实验加深对光的量子性了解； 2.通过光电效应实验，测定普朗克常数； 3.测量光电管的伏安特性曲线。 二、实验仪器： 汞灯、干涉滤光片（365nm，405nm，436nm，546nm，577nm）、光电管、光电效应测试仪，示波器 三、实验原理： 1.光电效应 图1所示的是研究光电效应的一种简单的实验装置。在光电管的阴极K和阳极A之间加上直流电压U，当用单色光照射阴极K时，阴极上就会有光电子逸出，即为光电效应。 图1 光电效应实验装置

图2 截止电压与入射光频率的关系图 爱因斯坦方程： W mv h m += 2 21υ （1） 其中m 和v m 是光电子的质量和最大速度，W 为金属的逸出功，2 2 1m mv 是光电子逸出表面后所具有的最大动能。 截至电压与最大动能的关系： 2 2 10eU m mv = （2） 光电子的最大出动能与入射光光强无关。 当入射光频率υ逐渐增大时，截至电压U 0将随之线性增加。由（1）式和（2）式可知 e W e h U - =υ0 （3） 对于每一种金属，只有当入射光频率υ大于一定的红限频率υ0时，才会产生光电效应。 光电效应是瞬时发生的。实验发现，只要入射光频率0υυ>，无论光多么弱，从光照射阴极到光电子逸出这段时间不超过10-9 s 。 2.普朗克常数测定 根据（3）式可知，测量不同频率的光截止电压，寻求频率v 与截止电压U 0的线性关系 h/e ，见图2，从而求得普朗克常数h 。 四、实验步骤： 1．测量准备 （1）将测试仪及汞灯电源打开，预热20分钟。——汞灯及光电管的暗箱用遮光罩罩住 （2）调整光电管与汞灯的距离，约为40厘米。并保持不变。 （3）用专用电缆将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出端连接起来。 （4）将“电流量程”选择开关置于所选档位（截止电压测试为10-13 ，伏安特性测试为10-10 ）。 （5）调零：将光电管暗箱电流输出端k 与测试仪微电流输入端断开，调节电压，使电

光电效应测普朗克常量实验报告

光电效应测普朗克常量实验报告 以下是为大家整理的光电效应测普朗克常量实验报告的相关范文，本文关键词为光电效应,普朗克,常量,实验,报告,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在工作报告中查看更多范文。 篇一：光电效应测普朗克常量实验报告 广东第二师范学院学生实验报告 1 2 3 4 5 篇二：光电效应测普朗克常数-实验报告 普朗克常量的测定 【摘要】 本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测

量了普朗克常量，通过对实验得出的数据仔细分析比较，探讨了误差现象及其产生的原因，根据实验过程中得到的体会和思索，提出了一些改进实验仪器和条件的设想。 【关键字】 爱因斯坦光电方程；光电流；普朗克常量 【引言】 在文艺复兴和工业革命后，物理学得到了迅猛的发展，在实际应用中也发挥了巨大的作用。此刻人们感觉物理学的大厦已经建成，剩下只是一些补充。直到19世纪末，物理学领域出现了四大危机：光电效应、固体比热、黑体辐射、原子光谱，其实验现象用经典物理学的理论难以解释，尤其对光电效应现象的解释与理论大相径庭。 光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁波实验研究中偶然发现的，虽然是偶然发现，但他立即意识到它的重要性，因此在以后的几个月中他暂时放下了手头的研究，对这一现象进行了专门的研究。虽然赫兹没能给出光电效应以合理的解释，但赫兹的论文发表后，光电效应成了19世纪末物理学中一个非常活跃的研究课题。勒纳是赫兹的学生和助手，很早就对光电效应产生了兴趣。1920年他发表论文介绍了他的研究成果，勒纳得出，发射的电子数正比于入射光所带的能量，电子的速度和动能与发射的电子数目完全无关，而只与波长有关，波长减少动能增加，每种金属对应一特定频率，当入射光小于这一频率时，不发生光电效应。虽然勒纳对光电效应的规律认识很清楚，但其解释却是错误的。

光电效应测普朗克常量实验报告95402

光电效应测普朗克常量实验报告 一、实验题目 光电效应测普朗克常数 二、实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。 三、仪器用具 ZKY —GD—3 光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪 四、实验原理 1、光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种 现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，

爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为 式中，为普朗克常数，它的公认值是=6.626 。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全 部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束， 其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1）式中，为入射光的频率，m 为电子的质量，v 为光电子逸出金属表面的初 1 mv2 速度，为被光线照射的金属材料的逸出功， 2 为从金属逸出的光电子的最大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子 都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位U 0 被称为 光电效应的截止电压。 显然，有 （2）代入（1）式，即有 由上式可知，若光电子能量h （3）W ，则不能产生光电子。产生光电效应的最

(整理)光电效应测普朗克常数实验报告.

光电效应测普朗克常数实验报告 【实验目的】 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。 【仪器用具】 高压汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、微电流放大器、光电管 【实验原理】 1、光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象， 爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为 的光波，每个光子的能量 为 式中， 为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1） 式中， 为入射光的频率，m 为电子的质量，v 为光电子逸出金属表面的初速度， 为被光线照射的金属材料的逸出功，221mv 为从金属逸出的光电子的最 大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位 0U 被称为 光电效应的截止电压。 显然，有

（2） 代入（1）式，即有 （3） 由上式可知，若光电子能量W h <γ，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 h W =0γ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功，因而0γ也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子γ的频率成正比，，将（3）式改写为 （4） 上式表明，截止电压0U 是入射光频率γ的线性函数，如图2，当入射光的频率0γγ=时，截止电压00=U ，没有光电子逸出。图中的直线的斜率e h k =是一 个正的常数： （5） 由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的γ-0U 曲线，并求出此曲线的 斜率，就可以通过式（5）求出普朗克常数h 。其中 是电子的电量。

基于MATLAB的普朗克常数测定的数据处理

利用Matlab 的图形处理功能，拟合出光电效应中的伏安特性曲线，从曲线中实时采集“抬头点”，快捷、准确的求出普朗克常数。 利用光电效应测普朗克常数是一种最简便有效的方法［1］。在光电效应现象中，由于反向电流的影响，实际测得的伏安特性曲线（即i～u曲线）并不是与横向坐标轴相交而终止，而是在负方向出现一个饱和值，截止电压ua就是曲线中电流开始变化的“抬头点”对应的电压值。由于截止电压与入射光的频率成线性关系，因此入射光的频率不同，截止电压也不同。ua=k（v－v0 ），其中v0为金属材料发生光电效应的截止频率，k 为ua ~v 图线的斜率。根据爱因斯坦光电效应方程有h=ek，利用该原理可测量普朗克常数h。 在具体实验中，通过更换滤色片，测量不同频率入射光的i～u 数据，作出对应的i～u 曲线，从曲线上确定“抬头点”，得到一组不同频率下的截止电压，再作ua ~v 图线，求出斜率k，即可得到普朗克常数h。根据测量数据作i～u 曲线时，人工画图随意性较大，作图时往往会改变作图比例，作图繁复［2］，且缺乏对数据进一步的分析和处理。在实验数据处理时使用Matlab 软件，可拟合出比较准确的i～u 曲线，利用ginput 函数从i～u 曲线中采集“抬头点”。对不同频率i～u 曲线均做相同处理，可得到一组ua ~v 数据，利用polyfit 函数可快捷、准确的求出ua ~v 图线的斜率，进而求得普朗克常数。 1 拟合i～u 曲线 在实验中，由于有五种不同频率（或波长）的光，下面以365nm 波长的为例，给出程序代码。 subplot（2，3，1）%采用子图函数，确定图形输出位置 u=-2.10:0.10:-0.80；% u 表示电压，单位：V i=［-2.0，-2.0，-1.9，-1.8，-1.5，-0.9，0，1.5，3.7，6.7，10.5，14.6，19.6， 25.6］；% i 表示电流，单位：（e-10）A p=polyfit（u，i，n）； y=polyval（p，u）； plot（u，i，'or'，u，y）；%绘制i～u 曲线 grid on； xlabel（' 电压（V）'）； ylabel（' 电流（×10^｛-10｝A）'）； title（'i～U 曲线（365.0nm）'）； hold on； ［ua（1），ia（1）］=ginput（1）；%采集抬头点坐标 plot（ua（1），ia（1），'k^'）；%在i～u 曲线中标出抬头点 legend（' 实验数据'，' 拟合曲线'，' 抬头点'，position）； 对五种波长的光，均有n=6（拟合级次），position=2（图注位置）。代码运行后，绘制出iu 曲线，此时鼠标变成“＋”形状，利用鼠标在曲线上点击选取“抬头点”（选点时，可先将图形窗口最大化），ginput 函数获取“抬头点”坐标值并储存到相应数组中。 2 计算斜率k 利用前面得到的截止电压数据，与入射光频率对应，采用polyfit函数，对ua~v 数据进行拟合，得到斜率k。下面是该部分程序代码。 subplot（2，3，6） v=［8.22，7.41，6.88，5.49，5.20］；%v 为入射光频率，单位（e+14）Hz ua=-ua；%考虑到截止电压的定义，ua 转换为正值 p=polyfit（v，ua，1）； y=polyval（p，v）；

基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数

基础物理实验研究性报告 实验课题:光电效应法测普朗克常数的误差分析及现象探究 班级： 101411 班 姓名：毕雄 学号：

目录 目录 .........................................................错误!未定义书签。摘要： .......................................................错误!未定义书签。 一、实验及应用背景介绍....................................错误!未定义书签。 二、实验目的..............................................错误!未定义书签。 三、实验原理..............................................错误!未定义书签。 四、实验仪器介绍..........................................错误!未定义书签。 五、实验内容..............................................错误!未定义书签。 （1）测试前准备..........................................错误!未定义书签。 （2）测普朗克常数h：....................................错误!未定义书签。 （3）测光电管的伏安特性曲线：............................错误!未定义书签。 六、数据记录与处理........................................错误!未定义书签。 （1）原始数据记录.........................................错误!未定义书签。 （2）图示法...............................................错误!未定义书签。 （3）线性回归法...........................................错误!未定义书签。 （4）不同频率时光电管的伏安特性曲线.......................错误!未定义书签。 （5）同一频率、不同光强时光电管的伏安特性曲线.............错误!未定义书签。 七、误差分析..............................................错误!未定义书签。 八、实验现象探究..........................................错误!未定义书签。 九、实验总结、感想........................................错误!未定义书签。 十、参考文献..............................................错误!未定义书签。