光電效應(yīng)實驗報告書

1、光電效應(yīng)實驗報告書 光電效應(yīng)測普朗克常量 姓名:梁智健 學(xué)院:材料成型及控制工程66 班 學(xué)號:5026163 臺號:22 時間:21-10-6 實驗教室:309 【實驗?zāi)康谩?1、驗證愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并測定普朗克常量 。 2、了解光電效應(yīng)規(guī)律,加深對光得量子性得理解。 3、學(xué)會用作圖法處理數(shù)據(jù)。 、研究光電管得伏安特性及光電特性。 【實驗儀器】 1. 光電效應(yīng)測定儀 2. 光電管暗箱 3. 汞燈燈箱以及汞燈電源箱。 【實驗原理】 1、當(dāng)光照射在物體上時,光得能量只有部分以熱得形式被物體所吸收,而另一部分則轉(zhuǎn)換為物體中某些電子得能量，使這些電子逸出物體表面,這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。在光電效

2、應(yīng)這一現(xiàn)象中,光顯示出它得粒子性,所以深入觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象，對認(rèn)識光得本性具有極其重要得意義。普朗克常數(shù) h 就是年普朗克為了解決黑體輻射能量分布時提出得"能量子'假設(shè)中得一個普適常 數(shù),就是基本作用量子，也就是粗略地判斷一個物理體系就是否需要用量子力學(xué)來描述得依據(jù)。 年愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象,提出了"光量子'假設(shè),即頻率為 v 得光子其能量為 。當(dāng)電子吸收了光子能量之后,一部分消耗與電子得逸出功 ,另一部分轉(zhuǎn)換為電子得動能 ,即愛因斯坦光電效應(yīng)方程 （) 2、光電效應(yīng)得實驗示意圖如圖 1 所示,圖中 gd 就是光電管,k 就是光電管陰極，為光電管陽極

3、,為微電流計,為電壓表,為電源,為滑線變阻器,調(diào)節(jié)可以得到實驗所需要得加速電位差 。不同得電壓,回路中有不同得電流與之對應(yīng),則可以描繪出如圖 2 所示得伏安特性曲線。 (1 ）飽與電流得強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比 加速電壓越大,電流越大,當(dāng)增加到一定值后,電流達(dá)到最大值，稱為飽與電流, 而且得大小只與光強(qiáng)成正比。 (2 ）遏制電壓得大小與照射光得頻率成正比 如圖 3 所示,電源反向連接，即當(dāng)加速電壓變?yōu)樨?fù)值時,電流會迅速較少,當(dāng)加速電壓負(fù)到一定值時，電流，這個電壓叫做遏制電壓， 遏制電壓與入射光得頻率成正比, , 與光得強(qiáng)度無關(guān)。如圖所示。 （2) (3) 【實驗內(nèi)容】 一、測量普朗克常量 測量前得準(zhǔn)備

4、工作 1 1 、儀器連接：將測試儀及汞燈電源接通(光電管暗箱調(diào)節(jié)到遮光位置)，預(yù)熱分鐘。調(diào)整光電管與汞燈距離約為 40c 并保持不變。用專用連接線將光電管暗箱電壓輸入端與光電測試儀后面板上電壓輸出連接起來（紅對紅,黑對黑）。將"電流量程'選擇開關(guān)置于合適檔位：測量截止電位調(diào)到,做伏安特性調(diào)到(或)。測定儀在開機(jī)或改變電流量程后,都需要進(jìn)行調(diào)零。調(diào)零時應(yīng)將光電管暗箱電流輸出端與測試儀微電流輸入端（后面板上)斷開,旋轉(zhuǎn)"調(diào)零'旋鈕使電流指示為 。調(diào)節(jié)好后,用插頭高頻匹配電纜將信號電流輸入與光電管暗盒上信號電流輸出端連接起來 2 2 、工作電壓轉(zhuǎn)換按鈕于釋放狀態(tài),

5、電壓調(diào)節(jié)范圍就是:,"電流量程'開關(guān)應(yīng)置于 檔。 、在不接輸入信號得狀態(tài)下對微電流測量裝置調(diào)零。操作方法就是: 將暗盒前面得轉(zhuǎn)盤用手輕輕拉出約左右,即脫離定位銷,把得光闌標(biāo)志對準(zhǔn)上面得白點,使定位銷復(fù)位。再把裝濾色片得轉(zhuǎn)盤放在擋光位,即指示"'對準(zhǔn)上面得白點， 在此狀態(tài)下測量光電管得暗電流。 4 4 、然后把得濾色片轉(zhuǎn)到窗口(通光口）,此時把電壓表顯示得值調(diào)節(jié)為;打開汞燈遮光蓋，電流表顯示對應(yīng)得電流值應(yīng)為負(fù)值。用電壓粗調(diào)與細(xì)調(diào)旋鈕,逐步升高工作電壓(即使負(fù)電壓絕對值減?。?當(dāng)電壓到達(dá)某一數(shù)值，光電管輸出電流為零時,記錄對應(yīng)得工作電壓，該電壓即為單色光得遏止電

6、位。將此電壓填入表 1 中得相應(yīng)位置。 5 5 、然后按順序依次換上得濾色片,重復(fù)以上測量步驟。一一記錄即值,填入表 1 中。 二、測量不同通光量時光電管得伏安特性曲線 1 1 、將工作電壓轉(zhuǎn)換按鈕按下，電壓調(diào)節(jié)范圍轉(zhuǎn)變?yōu)椋海?quot;電流量程'開關(guān)應(yīng)轉(zhuǎn)換至 檔，并重新調(diào)零。 、取,測量與值，分別填入標(biāo)準(zhǔn) 2,并在坐標(biāo)紙上以描點法畫出曲線； 2、取,測量與值，分別填入標(biāo)準(zhǔn),并在與（)相同得坐標(biāo)紙上以描點法畫出曲線; 3、取,測量與值,分別填入標(biāo)準(zhǔn) 4,并在與(）相同得坐標(biāo)紙上以描點法畫出曲線; 三、 分別測出不同通光量( ( 光強(qiáng)) ) 時得電流值并加以比較 將工作電壓轉(zhuǎn)換按鈕按下，

7、電壓調(diào)節(jié)范圍轉(zhuǎn)變?yōu)椋海?quot;電流量程'開關(guān)應(yīng)轉(zhuǎn)換至 檔,并重新調(diào)零。 1、取,，光闌分別取將相應(yīng)得電流值填入表中; 、取,距離分別取,將相應(yīng)得電流值填入表 6 中; 【 數(shù)據(jù) 處理 】 表 1 關(guān)系 ( "電流量程'開關(guān)應(yīng)置于檔 電壓= ） 波長 365 頻率 8、24 、40 、89 、40 、19 截止電壓 、801 -、43 -、240 -0、705 -0、594 圖 6 v 與 ai 關(guān)系 由圖 6 可知,截止電壓得絕對值數(shù)值|u ai |隨著頻率 v 得增大而增大,觀察圖線知兩者近似呈線性關(guān)系。 表 關(guān)系 , =365m 電壓= - 1 8 7 97

8、圖 7 （=436nm) i 與 u k 關(guān)系 645( 圖） i 與 u k 關(guān)系 表 3 關(guān)系 ,45 壓 -2 16 8 30 0 6 29 38 由圖 7 與圖可知陽極電流飽與緩慢,整個曲線先平穩(wěn)增長，后斜率變大,再后來到達(dá)飽與。從-2開始,電流隨電壓得增大而從開始上升。對于不同波長得光,所到達(dá)得飽與電流值也不同,但大都當(dāng)電壓趨近 30v 左右時電流值趨于飽與。 表 關(guān)系 =36電壓= 光闌孔 2 8 7 1 3 由表 4 知隨著光闌孔得增大,電流會增大。 表 關(guān)系 8m=5 電壓 距離 00 50 40 1318 88 60 由表 5 知隨著距汞燈距離得增大,電流會減小(即光強(qiáng)減弱,

9、電流值相應(yīng)減小)。 【誤差分析、思考題】 測定普朗克常數(shù)得關(guān)鍵就是什么？怎樣根據(jù)光電管得特性曲線選擇適宜得測定遏止電壓得方法。 2.從遏止電壓與入射光得頻率得關(guān)系曲線中,您能確定陰極材料得逸出功嗎? 3.本實驗存在哪些誤差來源?實驗中如何解決這些問題？ 本實驗中應(yīng)用不同得方法測出了普朗克常數(shù)，不過卻不同程度得具有一定誤差,誤差產(chǎn)生原因就是: 、本底電流得影響,本底電流就是由于室內(nèi)得各種漫反射光線射入光電管所致,它們均使光電流不可能降為零 且隨電壓得變化而變化。2、暗電流得影響，暗電流就是光電管沒有受到光照射時,也會產(chǎn)生電流，它就是由于熱電子發(fā)射、與光電管管殼漏電等原因造成； 3、光電管制作時產(chǎn)生得影響：(1)、由于制作光電管時,陽極上也往往濺射有陰極材料，所以當(dāng)入射光射到陽極上或由陰極漫反射到陽極上時,陽極也有光電子發(fā)射,當(dāng)陽極加負(fù)電位、陰極加正電位時,對陰極發(fā)射得光電子起了減速得作用,而對陽極得電子卻起了加速得作