普朗克常数-(1)

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1、西安理工大学实验报告成绩实验日期：2011年10月10日交报告日期：2011年10月16日报告退发：（订正、重做）教师审批签字：课程名称：近代物理实验专业班号：应物091组别：2姓名：陈东海学号：3090831015实验名称：普朗克常数的测定实验目的：1、了解光的量子性，光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。2、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常数h。3、学习作图法处理数据实验仪器:普朗克常数测试仪汞灯滤光片光阑光电管实验原理：光电效应实验原理如图1所示，其中S为真空光电管，K为阴极，A为阳极，当无光照射阴极时，

2、由于阳极与阴极是断路，所以检流计G中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K上时，形成光电流，光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如图2所示。1、光电流与入射光强度的关系光电流随加速电位差U的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U=UA-UK变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差Ua存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。2、光电子的初动能与入射光频率之间的关系光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着

3、电场力方向由K极向A极运动，当U=Ua时，光电子不再能达到A极，光电流为零，所以电子的初动能等于它克服电场力所作的功，即（1）图1：光电效应实验原理图图2：光电管的伏安特性曲线根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一粒一粒运动着的粒子流，这些光粒子称为光子，每一光子的能量为E=，其中h为普朗克常量，为光波的频率，所以不同频率的光波对应光子的能量不同，光电子吸收了光子的能量h之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A，另一部分转换为电子动能，由能量守恒定律可知（2）式(2)称为爱因斯坦光电效应方程。由此可见，光电子的初动能

4、与入射光频率呈线性关系，而与入射光的强度无关。3、光电效应有光电阈存在实验指出，当光的频率时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据式(2)，，称为红限。爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常数的一种方法：由式(1)和(2)可得：，当用不同频率（1，2,3…n）的单色光分别做光源时，就有：任意联立其中两个方程就可得到（3）由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常数h，也可由-U直线的斜率求出h。因此，用光电效应方法测量普朗克常数的关键在于获得单色光，测量光电管的伏安特性曲线和

5、确定遏止电位差值。实验内容及步骤：⒈测试前准备：①将测试仪及汞灯电源接通，预热20分钟。②把汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上，将汞灯暗箱光输出口对准光电管暗箱光输入口，调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。③用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，兰—兰）。将“电流量程”选择开关置于所选档位，仪器在充分预热后，进行测试前调零，旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0。④用高频匹配电缆将光电管暗箱电流输出端K与测试仪微电流输入端（后面板上）连接起来。⒉测光电管的伏安特性曲线：

6、①先将功能选择按键置于“伏安特性测试（手动）”档，再将电压选择按键置于-2V～+30V；将“电流量程”选择开关置于10-11A档（根据光电流的大小而定）。将直径2mm的光阑及435.8nm的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。②从低到高调节电压，记录电流从零到非零点所对应的电压值作为第一组数据，以后电压每变化一定值记录一组数据到表2中。③在UAK为30V时，将“电流量程”选择开关置于10-10A档（根据光电流的大小而定）。记录光阑分别为2mm、4mm、8mm时对应的电流值于表3中。④换上直径4mm的光阑及546.1n

7、m的滤色片，重复测量②、③步骤。⑤在坐标纸上作对应于以上两种波长及光强的伏安特性曲线。⑥由于照到光电管上的光强与光阑面积成正比，验证光电管的饱和光电流与入射光强成正比。3.测试步骤A为了采样数据稳定，应在普朗克常数测试仪开机15分钟以后进行测试。B普朗克常数测试仪软件执行后，即进入截止电压测试方式，通讯口默认设置为串口1，滤光片设置为365nm，光栏设置为4mm，数据库显示为最后一条记录。C为了验证通讯口是否正常，可在“设置”→“工作方式”中选“收发预存数据”，按上面已讲的方法操作。D在“截止电压测试”和“伏安特

8、性测试”方式下，应注意滤光片和光栏的设置应和普朗克常数测试仪上所用的实际滤光片和光栏相一致。E在“截止电压测试仪”和“伏安特性测试”方式下，若更改工作方式，或更改工况（如更改滤光片或光栏），为使数据稳定，须等待1至2分钟以后再进行新的测试操作。F测试时首先按“发送”，然后按“画图”，这样就可自动采集数据并画出曲线。若工作状况未改变，再按“发送”和“画图”，前一次收到的一条