光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)試驗(yàn)報(bào)告【試驗(yàn)?zāi)康摹?1、通過試驗(yàn)深刻理解愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，了解光電效應(yīng)的根本規(guī)律；2、把握用光電管進(jìn)展光電效應(yīng)爭論的方法；3、學(xué)習(xí)對(duì)光電管伏安特性曲線的處理方法，并用以測(cè)定普朗克常數(shù)?！緝x器用具】〔五個(gè)、光闌〔兩個(gè)、光電管、微電流放大器、光電管【試驗(yàn)原理】1、光電效應(yīng)與愛因斯坦方程用適宜頻率的光照耀在某些金屬外表上時(shí)，會(huì)有電子從金屬外表逸出，這種波，每個(gè)光子的能量為式中， 為普朗克常數(shù)，它的公認(rèn)值是 =6.626 。依據(jù)愛因斯坦的理論，光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是當(dāng)光子和電子相碰撞時(shí)，光子把全方程： 〔1〕式中，為入射光的頻率，mv為光電子逸出金屬外表的初速度，

12

mv2

為從金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能。光電效應(yīng)的截止電壓。明顯，有

U0被稱為〔2〕代入〔1〕式，即有〔3〕由上式可知，假設(shè)光電子能量hW，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是0

Wh，通常稱為光電效應(yīng)的截止頻率。不同材料有不同的逸出功，因而0也不同。由于光的強(qiáng)弱打算于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強(qiáng)光強(qiáng)無關(guān)，只與光子〔3〕式改寫為0 〔4〕上式說明，截止電壓U 是入射光頻率的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻0kh率0

時(shí)，截止電壓U

0，沒有光電子逸出。圖中的直線的斜率

e是一0個(gè)正的常數(shù)：00〔5〕由此可見，只要用試驗(yàn)方法作出不同頻率下的U 0斜率，就可以通過式〔5〕求出普朗克常數(shù)h。其中量。

是電子的電Uv直線02、光電效應(yīng)的伏安特性曲線以以下圖是利用光電管進(jìn)展光電效應(yīng)試驗(yàn)的原理圖。頻率為、強(qiáng)度為的光線KA用隨著電壓UAK的增加到達(dá)陽極的光電子將漸漸增多當(dāng)正向電壓增加到Um時(shí)，光電流到達(dá)最大，不再增加，此時(shí)即稱為飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的光電流即稱為飽和光電流。光電效應(yīng)原理圖由于光電子從陰極外表逸出時(shí)具有確定的初速度，所以當(dāng)兩極間電位差為零時(shí)，仍有光電流I電壓到達(dá)截止電壓時(shí)，光電流為零。題：暗電流和本底電流存在，可利用此，測(cè)出截止電壓〔補(bǔ)償法。陽極電流。制作光電管陰極時(shí)，陽極上也會(huì)被濺射有陰極材料，所以光I～U伏安特性曲線【試驗(yàn)步驟】1、調(diào)整儀器(1)連接儀器；接好電源，翻開電源開關(guān)，充分預(yù)熱〔20〕。每換一次量程，必需重調(diào)零。光罩，裝好遮光筒，調(diào)整好暗盒與汞燈距離。2h2～＋2VA將直徑為4mm的光闌和365.0nm的濾色片裝在光電管電暗箱輸入口上。從高到低調(diào)整電壓，用“零電流法”測(cè)量該波長對(duì)應(yīng)U0，并數(shù)據(jù)記錄?！?〕、〔2〕、〔3〕。測(cè)量三組數(shù)據(jù)你，然后對(duì)h取平均值。[試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理]【試驗(yàn)分析爭論】五、 誤差分析測(cè)定普朗克常數(shù),試驗(yàn)中所用的光電管必需具備以下條件:對(duì)可見光區(qū)域內(nèi)全部譜線都較靈敏；陽極包圍陰極,這樣當(dāng)陰極有負(fù)電位時(shí),大局部光電子都能到達(dá)陽極；陽極沒有光電效應(yīng),不會(huì)產(chǎn)生反向電流；光電管的暗電流很??；減小或避開雜散光的影響。綜合其它的影響可知，在試驗(yàn)中的主要誤差有：光電管中暗電流的影響；濾色片產(chǎn)生的濾色光并不完全單一；試驗(yàn)汞燈受交變電壓影響而不能完全穩(wěn)定；儀器讀數(shù)微小跳動(dòng)的讀數(shù)誤差；暗箱封閉不嚴(yán)而受雜質(zhì)光的影響。測(cè)量過程中產(chǎn)生的反向電流的影響；〔低于試驗(yàn)測(cè)量的精度〕12、534。6很難保證陽極不被陰極材料所污染(即陰極外表的低逸出功材料濺射到陽極而且查知這種污染會(huì)在光電管的反復(fù)使用過程中日趨加重，造成被污染后的陽極逸出功降低當(dāng)從陰極反射過來的散射光照到它時(shí)便會(huì)放射出光電子而形成陽極光電流 反向電流。使得試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生確定的偏差。而電流的影響。試驗(yàn)者自身的影響：從不同頻率的伏安特性曲線讀到的“抬頭電壓”〔截止電壓〕，不同人讀得的不一樣，經(jīng)過處理后的到Us v曲線也不一樣，測(cè)出的數(shù)值就不一樣；。8.9.參考值本身就具有確定的準(zhǔn)確度，本身就有確定的誤差。10.1968Teich和WolgaGaAsh=1.48eVA=2.3eV鈉金屬時(shí)，覺察光電流與光強(qiáng)的平方成正比。按愛因斯坦方程，光子的頻率處于鈉的閥頻率以下，不會(huì)有光電子放射，然而現(xiàn)象卻發(fā)生了，不但有光電子放射，而且光電流不是與光強(qiáng)成正比，而是與光強(qiáng)的平方成正比。于是，人們?cè)O(shè)想光子間進(jìn)展了“合作”，兩個(gè)光子同時(shí)被電子吸取得以躍過外表能壘，稱為雙光子光電放射。后來，進(jìn)一步的試驗(yàn)說明為多光子光電放射。人們推斷，nn【試驗(yàn)改進(jìn)方案】a.針對(duì)本底電流產(chǎn)生的緣由，可設(shè)計(jì)一個(gè)遮光罩，罩住從汞燈到光電管這段測(cè)量線路，來削減四周雜散光對(duì)試驗(yàn)的影響。b.c.試驗(yàn)中電流數(shù)據(jù)會(huì)有微小跳動(dòng)，可能是由于逸出的光電子朝各個(gè)方向運(yùn)可對(duì)光電倍增管進(jìn)展改進(jìn)。再者，光子原來就是一份一份的，打在陰極板上，不行能每時(shí)每刻的光量子都一樣，并且經(jīng)過空氣，加上電流傳輸?shù)倪^程中對(duì)電源電壓的影響以及電子的飄逸，導(dǎo)致了電流數(shù)值的跳動(dòng)。d.e.在試驗(yàn)過程中，更換濾色片本身就比較麻煩，而且要記得蓋住汞燈出光過旋轉(zhuǎn)就可更換濾色片，這樣可削減人為的誤差。f.g.在測(cè)截止電壓是，會(huì)覺察電流為零時(shí)電壓的數(shù)值不是某個(gè)具體數(shù)值而是更準(zhǔn)確?！玖粢馐马?xiàng)】1.20線，后接信號(hào)線。切勿讓電壓輸出端A與地短路，以免損壞電源。微電流測(cè)量儀每轉(zhuǎn)變一次量程，必需重調(diào)零。3.試驗(yàn)中，汞燈假設(shè)關(guān)閉，必需經(jīng)過５分鐘后才