光电效应和普朗克常数的测定
填空题
1.光电效应的实验事实表明，对应于一定的辐射频率，有一电压U0，当UAK≦U0时，电流为零，U0被称为 截止电压 。
2.光电效应的定律指出，照射光的频率与极间端电压UAK一定时， 饱和光电流 的大小与入射光的强度成正比。
3.对于不同频率的光，其截止电压的值不同，截止电压与 入射光频率 成正比关系。当入射光频率低于某极限值n0（n0 随不同阴极金属材料而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。n0称为 截止频率 。
4.光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于 截止频率 ，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为10－9秒的数量级。
5.爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应的实验规律。写出爱因斯坦提出的光电效应方程：
问答题
1.如何通过光电效应测量普朗克常数？
光电效应实验表明，截止电压U0是频率n的线性函数，
即 eU0 =hn－A
直线斜率k = h/e。e为电子电荷常数，对于给定的光电管，只要用实验方法得出不同的辐射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。
2.零电流法和补偿法测量截止电压有何区别？
零电流法是直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压UAK的绝对值作为截止电压U0。此法的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小，用零电流法测得的截止电压与真实值相差较小。
补偿法调节电压UAK使电流为零后，保持UAK不变，遮挡汞灯光源，此时测得的电流I为电压接近截止电压时的暗电流和本底电流。重新让汞灯照射光电管，调节电压UAK使电流值显示为I，将此时对应的电压UAK的绝对值作为截至电压U0。此法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响。
3.根据你的测量数据，确定光电管阴极材料的电子逸出功A？
根据 eU0 =hn－A
A1=hn-eU0=6.626×10-34×8.214×1014-1.602×10-19×1.750
=2.640×10-19J
A2=6.626×10-34×7.408×1014-1.602×10-19×1.436
=2.579×10-19J
A3=6.626×10-34×6.879×1014-1.602×10-19×1.206
=2.626×10-19J
A4=6.626×10-34×5.490×1014-1.602×10-19×0.616
=2.651×10-19J
A5=6.626×10-34×5.196×1014-1.602×10-19×0.496
=2.648×10-19J
=2.629×10-19J
数据处理
实验数据1： U0—V关系
1. 作出不同频率下截止电压Ua和频率ν的关系曲线，求出普朗克常数h、截止频率ν0、电子逸出功A，并算出所测量值h与公认值之间的相对误差E。
1） 取U0-ν直线上两点A(8.0×1014,1.65) B(6.0×1014,0.80)
K=
则 h=ek=1.602×10-19×0.425×10-14=0.6808×10-33J.S
相对误差 E=
2）最小二乘法求h：
=7.3.6×
2 =4.406×
=7.854× 
= 4.536×
所以 ｋ＝
ｈ＝ｅｋ=1.602×10-19×0.413×
J.S
相对误差 
3）由U0-ν直线得截止频率
4）由U0-ν直线求电子逸出功A
直线截距为：-1.63v
根据 eU0 =hn－A A/e=-1.63v
A=1.602×10-19×1.63
=2.611×10-19J
实验数据2： I—UAK关系 Φ=4mm
2．绘制相同光强，不同频率入射光照射下，光电管的伏安特性曲线。
实验数据3：IM—P关系 UAK=50V λ =546nm L=400nm
3、作出同一频率光照，不同光阑孔径下的I—P特性曲线，验证饱和光电流与入射光强成正比。
1）入射光强与光阑孔面积成正比，因此光电流与光阑孔径的关系为二次曲线。
2）入射光强与光阑孔面积成正比，因此光电流与光阑孔面积成正比。
实验数据4：IM—P关系 UAK=50V Φ=2mm λ=365nm
实验数据5：IM—P关系 UAK=50V Φ=4mm λ=436nm
4、作出同一频率光照，不同光程距离下的I—P特性曲线，验证饱和光电流与入射光强成正比。
入射光强与光程距离近似成正比，因此光电流与光程距离的关系为近似直线关系。
实验数据6：I—UAK关系 λ=436nm L=400mm
5、绘制不同光强，同一频率入射光照射下，光电管的伏安特性曲线。
第二篇：光电效应测定普朗克常数
普朗克常数测定仪的应用预习提纲
1、实验任务：
（1） 用光电效应仪测普朗克常数； （必做）
（2） 光强对普朗克常数测定影响的研究； （选做）
2、实验原理：
（1） 截止电压与截止频率？
（2） 如何确定不同频率下的截止电压？
（3） 光电子的能量随光强变化吗？
（4） 光电流的大小随光强变化吗？
（5） 如何从光电管的U-I特性图上利用“拐点法”确定“截止电压”？
（6） 如何利用“线性函数”图像求出普朗克常数？
3、操作规范：
（1） 贡灯开启直至实验结束、数据签字后方能关闭；
（2） 操作时，室内人员请勿讲话和走动，以免影响实验数据；
（3） 仪器不用时，将镜头盖盖上，关掉电源开关（不用拔掉电源插座）；
4、数据处理表格设计：
表格设计
不同频率下的伏安特性曲线
（数据仅仅供参考，每位同学的仪器数据都不同）
光阑孔直径Φ= 10.00×10-3m；距离： L=27.13×10-2m
电压值量程：-3.14—+3.14 V； 电流值放大倍率 ×10-5；
数据处理：（两种方法选一种）：
（1） 利用坐标纸：
根据实验数据在坐标纸上画出每个频率下的伏安特性曲线，并找出相应的截止电压、作出截止电压——频率图，找出斜率K，再根据公式h=eK 求出普朗克常数。
（2） 利用电脑：
将实验数据输入在Excel表格中，点击“图表向导”作出每个频率下的伏安特性曲线图形，确定截止电压；再利用截止电压——频率数据作出截止电压——频率图，鼠标指向图线，按鼠标“右键”，点击“添加趋势线”，在“类型”中选则“线性（L）”，在“选项”中选“显示公式（E）”，在显示图形上，可直接确定斜率的大小，根据公式h=eK 求出普朗克常数。
（3） 不确定度的处理方法
在Excel中选：4个空格→fx→统计→Linest(双击) →分别在表格最上的1、2
两行中，填入原始数据（截止电压、频率）；在3、4两行中，分别填入true、true→(Ctrl+Shift+Enter),则第一列第一行为斜率拟合值，第一列第二行为斜率拟合不确定度.
光阑孔直径Φ=10.00×10-3m； 距离： L=27.13×10-2 m；
做出U-I特性曲线，确定截止电压US：
再做出截止电压Us—v图线，确定斜率K
遏止电压（取正值）——波长表格
截止电压（纵坐标，单位：V）——频率（横坐标，单位：x1014HZ）：
实验所需公式
公认值: h0=6.63×10－34(J·S)
找出斜率，再根据公式h=eK 求出普朗克常数h。
其中：K在图上直接找出
计算：图中看出斜率为：0.4378 x10-14；斜率不确定度0.031 x10-14
计算得：
5、结果讨论和误差分析：（本次实验项目的重点）(仅供格式上的参考)。
（1） 算出百分差
一般控制在8%以内。
（2） 误差分析：（请同学们根据自己实验实际情况具体分析，以下仅供参考）
一 定性分析：举例：
<1>截止电压的取值是影响测量结果的主要原因；
<2>电流的原因：由于有暗电流、本底电流、反向电流的干扰，实际的截止电压应在电流为零时的反向电压与电流达到反向饱和拐点处对应的反向电压之间，不易准确找到，一般以前者或后者来近似代替，故会产生较大的误差。反向电流是由于在制造过程中光阴极物质溅射到阳极上，当光照射时，其行为与光阴极相似，致使在截止电压下获得一个反向电流，随着反向电压的增加，反向电流趋于饱和，这是因为在测量反向截止电压时，阴极是高电位，阳极是低电位，阳极是的阴极材料光电子在光电效应中的加速电场中所产生的反向电流就是在加上反向电压后总有0.2-0.4µΑ，（随频率的不同而异）的光电流的原因，实验得知随着反向电压增加到一定的值时（3.00V左右），这一电流就不在增加，所有阳极光电子都到了阴极。
<3>电压的原因：由于电流原因，导致本实验截止电压偏大，ｈ值偏大。
二 定量分析：
（1）改变距离为 L=20.00cm，其它不变时，(要求具体处理计算过程)测得：
比较 h值相差较小，故得出结论
说明：光强的改变对普朗克常数的测定没有影响。
（2）改变光澜孔直径，其它不变时，h是否会发生变化？
（3）实验中减少杂光的干扰时， h是否会发生变化？
6 仪器操作提示
按仪器盖上的实验步骤及参数进行操作
7实验报告注意
（1） 实验参考内容：浙江海洋学院主页—机构设置—公共实验中心—物理实验教学中心—“教学辅导/实验预习”及教材中的提纲（416室内门上或4楼左侧橱窗内）；
（2） 图形：最好利用Excel，六幅图打印在一张B5纸，粘在报告内；也可利用坐标纸
手工画图；
（3） Excel制图操作步骤：在预习提纲内；
（4） 求出普朗克常数h=eK时，先代数据、算出结果并写出单位
（5） 不确定度最多取两位有效数字；
（6） 在波长图中标出对应的波长、截止电压值（可手写）；
（7） 截止电压尽量取准确；
（8） 按时交报告；
（9） 误差分析（尽量进行定量分析、包括实验心得、实验改进、实验建议等，可参考
其它资料并注明资料具体来源）；