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1、物理实验报告普朗克常数测定 [键入公司名称] 物理实验报告 光电效应及普朗克常数的测定 *********20XX/3/29 [在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。] 【实验目的】 1.了解光电效应的规律,加深对光的量子性的理解。2.测量普朗克常数h。【实验原理】 光电效应的实验原理如图1所示。当入射光照射到光电管阴极K上时,产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流,改变外加电压UAK,测量光电流I的大小,即可得出光电管的伏安特性曲线。1.光电效应的
2、基本特点: 对应于某一频率光的光电效应,I—UAK关系如图2所 图l实验原理图 示。可见,对一定的频率,存在一电压U0,当UAK≤U0时,电流为零,U0被称为截止电压,它与阴极材料的构成有关。 当UAK≥U0后,I迅速增加,然后趋于饱和,饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比。 对于不同频率的光,其截止电压的值不同,如图3所示。 作截止电压U0与频率ν的关系图如图4所示。0与ν成正比关系。U但当入射光频率低于某极限值ν0(ν0不同金属有不同的值)时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电流产生。 光电效应是瞬时效应。即使入
3、射光的强度非常微弱,只要频率大于ν0,一旦光照射靶上立即就有光电子产生。从光照射到光电子产生的间隔至多为10-9秒的数量级。2.光电效应的基本解释 按照爱因斯坦的光量子理论,光能并不像电磁波理论所想象的那样,分布在波阵面上,而是集中在被称之为光子的微粒上,但这种微粒仍然保持着频率(或波长)的概念,频率为ν的光子具有能量E=hν,h为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时,一次为金属中的某个电子全部吸收,而无需积累能量的时间。电子把吸收光子的能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力,余下的就变为该电子离开金属表面后的动能,按照能量守恒原理,爱因斯
4、坦提出了著名的光电效应方程: 式中,A为金属的逸出功,为光电子获得的初始动能。 该式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以即使阳极电位比阴极电位低时,也会有电子穿过两极间的势垒到达阳极形成光电流,直至阳极电位等于截止电压,这时光电流才为零,此时有关系: 当阳极电位高于截止电压后,随着阳极电位的升高,阳极对阴极发射的电子的收集作用越强,光电流随之上升。当阳极电压高到一定程度,已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极,再增加UAK时I不再变化,这时光电流出现饱和。饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比。光子的能量hν0
5、此式表明截止电压Uo是频率ν的线性函数,直线斜率k=h/e,只要用实验方法得出不同的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数h。爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应规律。【实验仪器】 ZKY-GD-4智能光电效应实验仪 【实验内容和步骤】测试前准备: 将实验仪及汞灯电源接通(汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上),预热20分钟。调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。按“调零确认/系统清零”键,系统进入测试状态。 1.测普朗克常数h a)测量截止电压时,“伏安特性测 试/截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态,“电流量程
6、”开关应处于10-14A。 b)使“手动/自动”模式键处于手 动模式。 c)将直径4mm的光阑及 的滤色片装在光电管暗箱光输入口上,打开汞灯遮光盖。 d)此时电压表显示UAx的值,单位为伏;电流表显示与UAx对应的电流值I,从低到高 调节电压(绝对值减小),观察电流值的变化,寻找电流刚好为零时对应的UAK,以其绝对值作为该波长对应的U0的值。 2.测光电管的伏安特性曲线 a)测量时,“伏安特性测试/截止电压测试”状态键应为伏安特性测试状态。“电流 量程”开关应拨至10-11A档,并重新调零。 b)将直径4mm的光阑及所选谱线
7、的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。c)分别测量五种滤光片从0-50V,每间隔2V,所得到的电流值。3.测电流与光阑的关系 a)选定一个波长的滤光片,装好。b)在L=400mm,的条件下 c)测出不同光阑直径的电流并作图4.测电流与距离L的关系 选择一个波长的滤光片装好; 在=4mm,U=20V的条件下 测量不同距离的电流并作图【实验数据】 1、测普朗克常数h波长频率U0(*10)--(*10)-14405-436-(V)-546-(*10)-28577-最小二乘法求最佳线性公式有公式:y=A+Bx B= A= 2、测光电管的伏
8、安特性曲线啊 U(V)I(*10)λ=365nmI(*10)-11-11 000246810121416λ=405nmI(*10)λ=436nmI
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