用光電效應測定普朗克常量ppt課件

1、用光電效應測定普朗克常量2019年10月30日實驗報告實驗目的1、加深對光的量子性的認識.2、觀察光電效應的規(guī)律3、理解愛因斯坦方案，并由此測出普朗克 常量 實驗儀器GC-1型光電效應測試儀, 濾色片, 高壓汞燈, 光電管及暗盒, 微電流放大器實驗原理一、光電效應基本規(guī)律（1光電發(fā)射率光電流與光強成正比；（2光電效應存在一個閥頻率或稱截止頻率），當入射光的頻率低于某一閥值 時，不論光強度如何，都沒有光電子產(chǎn)生;（3光電子的動能與光強無關，但與入射光的頻率成正比;（4光電效應是瞬時效應，一經(jīng)光線照射，立刻產(chǎn)生光電子。實驗原理二、愛因斯坦光電效應方程1905年愛因斯坦提出了“光電子的 假設，從而成

2、功的解釋了光電效應的各項基本規(guī)律，使人們對光的本性有了一新的飛躍。按照這個理論，光能并不像波動理論認為的那樣連續(xù)分布在波陣面上，而是以光量子的形式一份份地向外傳遞。對于頻率為 的光波，每個光子的能量為 （h=6.62610 ）hv=1/2mv2+Ws 當頻率為v 的光照射金屬時，光字與電子碰撞，光子把全部能量傳遞給電子。電子得的能量，一部分用來克服金屬表面對它的束縛，剩余的能量就成為逸出金屬表面后光電子的動能。按照能量守恒原理，愛因斯坦預言逸出金屬表面的光電子的最大初動能應為1/2 mv 這個式子就是著名的愛因斯坦光電方程。 式中h為普朗克常數(shù)，m為電子的質(zhì)量； v為入射光的頻率；Ws 為電子

3、脫離金屬表面所必需做的功，稱為逸出功。 愛因斯坦方程表明：光電子的初動能與入射光頻率之間呈線性關系；入射光的強度增加時，光子數(shù)目也增加。這說明了光強只影響光電子所形成的光電流的大??；當光子能量 時，則不能產(chǎn)生光電子，即存在一截止頻率 。只有入射光的頻率 時才能產(chǎn)生光電子。hwh2WhWh實驗步驟 1. 1.按實驗裝置圖放置好儀器后，先不接線，用遮光罩蓋住光電管暗盒的光窗。將微光電流放大器面板按實驗裝置圖放置好儀器后，先不接線，用遮光罩蓋住光電管暗盒的光窗。將微光電流放大器面板上的各開關、旋鈕置于下列位置：上的各開關、旋鈕置于下列位置：“倍率倍率”（短路）；（短路）；“電流極性置（電流極性置（-

4、 -）；）；“工作選者置直工作選者置直流）；流）；“掃描平移置任意）；掃描平移置任意）；“電壓極性置（電壓極性置（- -）；）；“電壓量程置（電壓量程置（-3-3）；）；“電壓調(diào)節(jié)反時電壓調(diào)節(jié)反時針調(diào)到最小。針調(diào)到最小。 2.2.打開電源開關，預熱打開電源開關，預熱20-3020-30分鐘，同時接通汞燈電源，預熱汞燈。分鐘，同時接通汞燈電源，預熱汞燈。 3.3.待微電流放大器充分預熱后，先調(diào)零點，后調(diào)滿度。待微電流放大器充分預熱后，先調(diào)零點，后調(diào)滿度。 4.4.按照圖接好光電管暗盒與微電流放大器之間的屏蔽線、地線和陽極電源線。注意，勿讓電源輸出按照圖接好光電管暗盒與微電流放大器之間的屏蔽線、地

5、線和陽極電源線。注意，勿讓電源輸出 端正負極短路，以免燒毀電源。端正負極短路，以免燒毀電源。 5.5.在暗盒通光窗上蓋有遮光罩的情況下，將微電流放大器在暗盒通光窗上蓋有遮光罩的情況下，將微電流放大器“倍率旋至（倍率旋至（ ）或（）或（ ）擋，瞬時針轉(zhuǎn)）擋，瞬時針轉(zhuǎn)“電壓調(diào)節(jié)旋鈕，適當改變電壓調(diào)節(jié)旋鈕，適當改變“電壓量程和電壓量程和“電壓極性開關，既可讀出相應的電壓、電流值電電壓極性開關，既可讀出相應的電壓、電流值電流值流值= =倍率倍率* *電表讀數(shù)電表讀數(shù) A A），此時所測電流為光電管的暗電流。），此時所測電流為光電管的暗電流。 6.6.取下暗盒的遮光罩，換上濾光片注意：切勿讓汞燈的強光直

6、射光電管，以免損壞光電管。每次取下暗盒的遮光罩，換上濾光片注意：切勿讓汞燈的強光直射光電管，以免損壞光電管。每次換濾光片時，要先遮住汞燈的通光口）。光電管與電源相距換濾光片時，要先遮住汞燈的通光口）。光電管與電源相距303050cm50cm，微電流放大器，微電流放大器“倍率置（倍率置（ ）擋，讓光源出射光對準濾光片。擋，讓光源出射光對準濾光片?！半妷赫{(diào)節(jié)從電壓調(diào)節(jié)從-2V-2V或或-3V-3V調(diào)起，緩慢增加，調(diào)起，緩慢增加，“電壓量程也隨之電壓量程也隨之做相應變化。先觀察一遍不同濾色片的電流變化情況，記下電流明顯變化的電壓值，以便精確測量。做相應變化。先觀察一遍不同濾色片的電流變化情況，記下電

7、流明顯變化的電壓值，以便精確測量。 7.7.在粗測的基礎上，進行精測并記錄。從短波開始，小心地逐次更換濾色片切記移動光電管暗在粗測的基礎上，進行精測并記錄。從短波開始，小心地逐次更換濾色片切記移動光電管暗盒），仔細讀出不同頻率的入射光照射下的光電流，并將數(shù)據(jù)記入表盒），仔細讀出不同頻率的入射光照射下的光電流，并將數(shù)據(jù)記入表4-25-14-25-1。在光電流突變處應多測。在光電流突變處應多測幾個值，以利于作圖和確定截止電壓幾個值，以利于作圖和確定截止電壓 。實驗數(shù)據(jù)及處理見文件中的表格實驗處理表格 光電效應的頻率與截止電壓的關系 K=0.38 h=6.408*10-34 E=3.34%實驗處理表格光電伏安特性實驗處理表格 不同照度的飽和光電流實驗誤差 普朗克常量實驗誤差: 在用光電效應測定普朗克常量的實驗中的誤差來源主要來自單色光不夠嚴格以及陰極光電流的遏止電勢差的確定，而影響陰極光電流遏止電勢差確定的主要因素有光電管的陽極光電流和光電流的暗電流。