光電效應(yīng)測(cè)定普朗克常數(shù)

1、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表一、UoiL i關(guān)系波長(zhǎng)入（nm）365.0404.7435.8546.1577.0頻率 V i(1014Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止電壓手動(dòng)-1.824-1.450-1.230-0.680-0.520U 0i(V)自動(dòng)-1.822-1.451-1.230-0.677-0.520表二、I L U AK關(guān)系=365.0nm=4mmL = 40.0cmUak(V)1(x10“ A)Uak(V)1 (x10°A)Uak(V)1 (漢 10°A)504.48283.6861.53484.42263.5641.04464.36

2、243.4430.77444.29223.292.50.65424.23203.1520.52404.151831.50.4384.07162.8310.3364.01142.630.50.21343.93122.3900.13323.86102.12-0.50.075303.7781.84-10.046光電效應(yīng)測(cè)定普朗克常數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律，驗(yàn)證愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。2 掌握用光電效應(yīng)法測(cè)定普朗克常數(shù)ho二、實(shí)驗(yàn)儀器儀器由汞燈及電源，濾色片，光闌，光電管，ZKY-GD-4智能測(cè)試儀構(gòu)成,儀器結(jié)構(gòu)如下圖1所示圖2光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)示意圖1汞燈電源、2汞燈3濾色片、4光闌、5光斑管

3、、6基座、7測(cè)試儀 圖1實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理 普朗克常數(shù)h是1900年普朗克為了解決黑體輻射能量分布時(shí)提出的“能量子”假設(shè)中的一個(gè)普適常數(shù)，是基本作用量子，也是粗略地判斷一個(gè)物理體系是否需要 用量子力學(xué)來(lái)描述的依據(jù)。1905年愛(ài)因斯坦為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了“光量子”假設(shè)，即頻率為的光子其能量為h 。當(dāng)電子吸收了光子能量h之后，一部分消耗與電子的逸1 2 出功W,另一部分轉(zhuǎn)換為電子的動(dòng)能mv2，即：2mv2 =h -W(1)2上式稱為愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)示意圖如圖2所示，圖中GD是光電管，K是光電管陰極，A為光電管剛極，G為微電流計(jì)，V為電壓表，E 為電源，R為滑

4、線變阻器，凋節(jié) R可以得到實(shí) 驗(yàn)所需要的加速電位差 Uak。光電管的A、K之 間可獲得從一 U到0再到十U連續(xù)變化的電壓。 實(shí)驗(yàn)時(shí)用的單色光是從低壓汞燈光譜中用干涉濾 色片過(guò)濾得到，其波長(zhǎng)分別為365nm、405nm、436nrn、546nrn、577nrn。無(wú)光照陰極時(shí)，由于剛 極和陰極是斷路的，所以 G中無(wú)電流通過(guò)。用光 照射陰極時(shí)，由于陰極釋放出電子而形成陰極光 電流。(簡(jiǎn)稱陰極電流)。加速電位差 Uak越大， 陰極電流越大，當(dāng) Uak增加到一定數(shù)值后，陰極 電流不再增大而達(dá)到某一飽和值Im , Im的大小和照射光的強(qiáng)度成正比。加速電位差Uak變?yōu)樨?fù)值時(shí)，陰極電流會(huì)迅速減少，當(dāng)加速電位差

5、Uak負(fù)到一定數(shù)值時(shí)，陰極電流變?yōu)椤?0”，與此對(duì)應(yīng)的電位差稱為截止電位差。這一電位差用U0來(lái)表示。Uo的大小與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而是隨著照射光的頻率的增大而增大。實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)測(cè)量截至電壓Uo和入射光頻率 之間的關(guān)系來(lái)求解普朗克常數(shù)。同時(shí)光電流 的大小和加速電壓之間的關(guān)系是光電管的伏安特性，在實(shí)驗(yàn)中可以測(cè)量I L Uak驗(yàn)證。四、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）測(cè)試前準(zhǔn)備：將測(cè)試儀及汞燈電源接通（汞燈及光電管暗箱遮光蓋蓋上 ），預(yù)熱20分鐘。調(diào)整 光電管與汞燈距離為約40cm并保持不變。用專用連接線將光電管暗箱電壓輸入端與測(cè)試儀電壓輸出（后面板上）連接起來(lái)（紅一紅，蘭一蘭）。測(cè)普朗克常數(shù)h：測(cè)量截止電壓：測(cè)量截

6、止電壓時(shí)，“伏安特性測(cè)試/截止電壓測(cè)試”狀態(tài)鍵應(yīng)為截止電壓測(cè)試狀態(tài)?！半娏髁砍獭遍_(kāi)關(guān)應(yīng)處于 10-13A檔。a.手動(dòng)測(cè)量使“手動(dòng)/自動(dòng)”模式鍵處于手動(dòng)模式。將直徑4mm的光闌及365. 0nm的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上，打開(kāi)汞燈 遮光蓋。此時(shí)電壓表顯示 Uak的值，單位為伏；電流表顯示與Uak對(duì)應(yīng)的電流值I，單位為所選擇的“電流量程”。用電壓調(diào)節(jié)鍵可調(diào)節(jié) Uak的值， 鍵用于選擇調(diào)節(jié)位，f、J鍵用于調(diào)節(jié)值的大小。從低到高按步長(zhǎng)為 0.01V或0.001V調(diào)節(jié)電壓（從-2V到0V），觀察電流值的變化， 尋找電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的Uak，以其絕對(duì)值作為該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的Ua的值，并將數(shù)據(jù)記于表一中。依次

7、換上 404.7nrn、435.8nrn、546.1 nm、577.0nm的濾色片，重復(fù)以上測(cè)量 步驟。（3）測(cè)光電管的伏安特性曲線：此時(shí)，“伏安特性測(cè)試/截止電壓測(cè)試”狀態(tài)鍵應(yīng)為伏安特性測(cè)試狀態(tài)?！半娏髁砍獭遍_(kāi)關(guān)應(yīng)撥到10-10A擋，并重新調(diào)零。將直徑4mm的光闌及所選譜線的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上。測(cè)伏安特性曲線可選用“手動(dòng)/自動(dòng)”兩種模式之一，測(cè)量的最大范圍為-150V量時(shí)步長(zhǎng)為1V，儀器功能及使用方法如前所述。五、數(shù)據(jù)處理：1、利用截至電壓求解普朗克常數(shù)h（1）U°jL i關(guān)系數(shù)據(jù)表格波長(zhǎng)入(nm)365.0404.7435.8546.1577.0頻率 V i(1014

8、Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止電壓手動(dòng)-1.824-1.450-1.230-0.680-0.520U 0i(V)自動(dòng)-1.822-1.451-1.230-0.677-0.5201.6S1.0060.42,018> 1-25.05.56.Q6.57.07.53.08.5(2)利用手動(dòng)數(shù)據(jù)圖解法求普朗克常數(shù)hYt (10NHz)擬合直線斜率B=0.4219110-14根據(jù)實(shí)驗(yàn)公式：eU0 =h -W可以得出：h 二 Be =6.75 10”4J s其中e=1.6021019C,普朗克常數(shù)的公認(rèn)值為：ho -6.626 10-34J s，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的百分差為：E=吐包=2.1%h02、光電管的伏安特性I L Uak關(guān)系= 365.0nm= 4mmL = 40.0cmUak(V)1(x10 A)Uak(V)1 (x10°A)Uak(V)1 (如0川A)504.48283.6861.53484.42263.5641.04464.36243.4430.77444.29223.29