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第二篇：光电效应测普朗克常数实验报告

光电效应测普朗克常数实验报告

系     别：电气学院             实 验 日 期      20##年11月19日

专业班级：电气15班             姓 名：王菁     学号：2110401127

一.  实验简介

当光照在物体上时，光的能量仅部分的以热的形式为物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子溢出物体表面，这种效应称为光电效应，溢出的电子称为光电子。

根据爱因斯坦理论，每个光子的能量为 其中h为普朗克常数，是近代量子物理中的重要常数。而本实验就是利用光电效应法来测得普朗克常数。

二.实验内容

1．了解光电效应的基本规律。

2．熟悉普朗克常数测定仪的操作比并用光电效应方法测量普朗克常数。

三.实验原理

光电效应实验———实验原理

根据爱因斯坦理论，光能是以光电子的形式一份一份地向外传递，每个光子的能量为 ，式中 焦耳·秒，称为普朗克常数，是近代量子理论的重要常数，v是光的频率。在光电效应中，光子的能量一次全部传给金属中的电子。这电子所获得的能量一部分用来使它从金属中逸出所必须的共A，另一部分能量变转化为光电子的最大初动能。于是有

 

式中m是电子质量，V是电子最大初速度，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程式。由这个方程式可知光电效应的规律为：

1. 当hv ≥ A，v ≥ A/h = v₀时，才能使光电子逸出金属表面。v₀称为截止频率，取决于金属材料。

2. 光电子的初动能只取决于光的频率。

3. 光子多少，决定光的强弱，光强增加，光子数增加，逸出的电子数也多。

为了测出光电子的初动能，采用如下图的实验电路。

 

在光电管两端加上反向电压，当单色光照射到光电管阴极K时，由阴极逸出的光电子具有初动能，在反向电压下逆着电场力方向由阴极K向阳极A运动，随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，当反向电压增加到V₀时，光电流降为0，此时光电子做的功等于逸出的初动能，即

 

因此，在试验中只要改变入射光的频率，可求得普朗克常数。

四.实验仪器

包括GD-5光电管、单色仪、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表、滑线变阻器、临界电阻箱。

1. GD-5光电管：置于暗箱之中，是实验中产生光电效应的元件。

2.反射式单色仪：调整入射、出射的狭缝和调节鼓轮的读数，改变棱镜的转角，就可以得到所需要的单色光。

 3.水银灯:即汞灯，用于作线光源。

4. 直流电源：为电路提供电源支持。

5.检流计用来检验电路有无电流通过，测量微电流。检流计使用前要进行调零工作，调零的时候用调零旋钮将检流计的显示光标调到0点处。

6.直流电压表用于测量光电管两端的电压。测量光电管的正向特性的时候，用量程为0~50伏的直流电压表；测量光电管的反向特性的时候，用量程为0~1500毫伏的直流电压表。

7.滑线变阻器作分压器用，分压器在电源电路接通以前，应使输出电压取最小值；电源接通后再调整其输出电压，切断电源前也应使输出电压取最小值，以免损坏电表。

8.临界电阻箱为了使检流计工作于临界阻尼之下，必须首先调节临界电阻箱至一定的阻值。

五.实验步骤

1．连接电路

    根据测量光电管正向特性的电路图将实验电路接好；根据测量光电管反向特性的电路图将实验电路接好。

    线路连接好后，鼠标右键单击，弹出主菜单，选中接线检查。若连线正确，就可以正式开始实验，否则需要继续连线。

2．调整仪器

   通过接线检查后，双击各仪器弹出其放大窗口，调整该仪器。

（1）检流计的调零。

（2）临界电阻箱的调节。

（3）调节单色仪，得到合适波长的单色光，实验中将用到5770埃、5461埃、4358埃、4047埃四种波长的单色光。

3. 实验内容

（1）分别对四种波长的光进行实验，得到光电管在各种波长的单色光照射下的正向、反向电压特性，一共八组数据，记录在表格中。

（2）根据记录下来的数据绘出光电管的伏安特性曲线图，根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常数值。

（3）用一元线性回归法计算光电管阴极材料的红限值，逸出功及普朗克常数值。

六．数据处理