实验要求与内容

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1、实验要求—、实验过程。实验前认真记录实验设备及桌椅的初始状态，实验后复原。二、实验报告。报告内容包括4个部分：1、实验目的；2、实验数据处理与误差分析，耍有实验原理框图、实验数据表及分析图；3、降低误差的途径与实际结果；4、实验收获与心得。实验报告有雷同成绩最高为Co三、实验报告上交方式。1、时间：5月5日上午10点；2、地点：E楼II区103；3、学习委员统一收齐word格式的纸质打印版后上交，实验报告按学号排列，每个学生的实验报告按实验序号排列。四、实验报告评分参考标准。1、独立完成实验，了解实验原理，认识

2、实验设备得“C”；2、能够在实验现场计算误差并分析误差来源得“B”；3、根据误羌分析结果，能够捉出问题并在实验现场验证捉出的问题得“A”。实验一光电效应法测定普朗克常数实验普朗克常量是在辐射定律研究过程中，由普朗克(1858-1947)于1900年引入的与黑体的发射和吸收相关的普适常量。普朗克公式与实验符合得很好。发表后不久，普朗克在解释屮提出了与经典理论相悖的假设，认为能量不能连续变化，只能取一些分立值，这些值是最小能量的整数倍。1905年，爱因斯坦(1879-1955)把这一观点推广到光辐射，提岀光量子概念

3、，用爱因斯坦方程成功地解释了光电效应。普朗克的理论解释和公式推导是量子论诞生的标志。1实验装置各器件安装在一个700x290x80mm的底座上(图1)。在箱体内部有AC220V/DC12V开关和±5V电源。1卤鸭灯箱2聚光器3单色仪4光电管盒5零点调节6电压调节7电流倍率开关8正负转换开关9微安表10测量开关11电源开关12直流电压表13波长调节14聚光器横向调节另有遮光板2个图1普朗克常量实验装置1.1光源：12V,75W卤鸭灯；1-2风扇：DC12V0.17A,供光源散热用；1.3聚光器：由/-50mm和广

4、=70mm两个透镜组成;1.4单色仪：WGD・100型，光栅式波长范围：200-800nm狭缝宽度：0.3mm波长精度：±3nm波长重复性：±lnm1.5光电管：GD31A型；1.6直流稳压电源：±1.8V,用数字电压表；1.7测量放大器：为电流放大，4档倍率转换，磁电式lOOpA电流计。‘岀缝波长读数轮、入缝图2WGD-100小型光栅单色仪2工作原理图3表示实验装置的光电原理。卤鸨灯S发岀的光朿经透镜组L会聚到单色仪M的入射狭缝上，从单色仪出射狭缝发出的单色光投射到光电管PT的阴极金属板K,释放光电子（发生光

5、电效应），A是集电极邙日极）。由光电子形成的光电流经放大器AM放大后可以被微安表测量。如果在AK之间施加反向电压（集电极为负电位），光电子就会受到电场的阻挡作用，当反向电压足够大时，达到％,光电流降到零，K）就称作遏止电位。K）与电子电荷的乘积表示发射的最快的电子动能Kmax〉即K喰之乙⑴S:卤鸭灯；L:透镜；M:单色仪；G:光栅；PT:光电管；AM:放大器图3普朗克常量实验装置光电原理按爱因斯坦的解释，频率为卩的光束中的能量是一份一份地传递的，每个光子的能量E=hv其中的〃就是普朗克常量。他把光子概念应用于光

6、电效应，又得岀爱因斯坦方程hv=£0+Kmax（3）并做出解释：光子带着能量加进入表面，这能量的一部分（凤）用于迫使电子挣脱金属表面的束缚，其余（加-民）给予电子，成为逸出金属表面后所具有的动能。将式（1）代入式（3）,并加以整理，即有心一如（4）ee这表明仏与卩之间存在线性关系，实验曲线的斜率应当是0。且是常量。因ee此，只要用儿种频率的单色光分别照射光电阴极，做出儿条相应的伏安特性曲线，然后据以确定各频率的截止电位，再作人7关系曲线，用其斜率乘以电子基本电荷S即可求得普朗克常量。图4光电管的伏安特性曲线应当

7、指出，本实验获得的光电流曲线，并非单纯的阴极光电流曲线，其中不可避免地会受到暗电流和阳极发射光电子等非理想因素的影响，产生合成效果。图4表示，实测曲线光电流为零处（A点）阴极光电流并未被遏止，此处电位也就不是遏止电位，当加大负压，伏安特性曲线接近饱和区段的B点时，阴极光电流才为零，该点对应的电位正是外加遏止电位。实验的关键是准确地找出各选定频率入射光的遏止电位。3实验方法与步骤3.1接通卤鸭灯电源，松开聚光器紧定螺丝，伸缩聚光镜筒，并适当转动横向调节纽，使光束会聚到单色仪的入射狭缝上（以电流表指示最大为准，xl

8、O”档、500nm可达50“A以上）。3.2单色仪的调节3.2.1将光电管前的挡光板置于挡光位置。转动波长读数鼓轮（螺旋测微器），观察通过出射缝到达挡光板的从红到紫的各种单色光斑，直到波长度数鼓轮转到零位置，挡光板上出现白光。可能发生的零位偏差，实验读数中应予以修正。K.，鼓轮图5单色仪的读数装置3.2.2单色仪输出的波长示值是利用螺旋测微器读取的。如图5所示，读数装置的小管上有一条横