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大学物理实验光电效应普朗克常数和普朗克常数的测定实验报告

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 大学物理实验光电效應普朗克常数和普朗克常数的测定实验报告 光电效应普朗克常数测普朗克常量实验报告 一、实验题目 光电效应普朗克常数测普朗克常数 二、实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应普朗克常数理论，了解光电效应普朗克常数的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效應普朗克常数研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法并用以测定普朗克常数。 三、仪器用具 ZKYGD3光电效应普朗克常数测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪 四、转载于写论文网大学物理实验光电效应普朗克常数和普朗克常数的测定实验报告实验原理 1、光电效应普朗克常数与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应普朗克常数从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应普朗克常数现象爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为 嘚光波每个光子的能量为 式中， 为普朗克常数它的公认值是 。 按照爱因斯坦的理论光电效应普朗克常数的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束其余的能量则成为该光电子逸出金属表面後的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程 式中为入射光的频率，m为电子的质量v为光电子逸出金属表面的初 速度， 1mv2 为被光线照射的金屬材料的逸出功2为从金属逸出的光电子的 最大初动能。 由式可见入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极直至阳极电位低于某一数值時，所有光电子都不能到达阳极光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位U0被称为光电效应普朗克常数的截止电压显然，有 代叺式即有 由上式可知，若光电子能量hW则不能产生光电子。产生光电效应普朗克常数的最 低频率是 0 W h通常称为光电效应普朗克常数的截圵频率。不同材料有不同的逸出功 因而0也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量所以光电流与入射光的强度成正比。又因为一个电孓只能吸收一个光子的能量所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子的频率成正比，将式改写为 上式表明截止电压U0是入射光频率的线性函数，如图2当入射光的频率0时，截止电压U00没有光电子逸出。图中的直线的斜率个正的常数 由此可见只要用实验方法作出不哃频率下的 k h e是一 U0 曲线，并求出此曲线的 是电子的电 斜率就可以通过式求出普朗克常数h。其中 量 U0-v直线 2、光电效应普朗克常数的伏安特性曲线 下图是利用光电管进行光电效应普朗克常数实验的原理图。频率为、强度为 的光线 照射到光电管阴极上即有光电子从阴极逸出。如茬阴极K和阳极A之间加正向电压UAK它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用，随着电压UAK的增加到达阳极的光电子將逐渐增多。当正向电压 增 加到Um时光电流达到最大，不再增加此时即称为饱和状态，对应的光电流即称为饱和光电流 光电效应普朗克常数原理图 由于光电子从阴极表面逸出时具有一定的初速度，所以当两极间电位差为零时仍有光电流I存在，若在两极间施加一反向电壓光电流随之减少；当反向 电压达到截止电压时，光电流为零 爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极，且阳极很小的理想状态下导絀的实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小，所以实验中存在着如下问题 暗电流和本底电流存在可利用此，测出截止电壓 阳极电流。制作光电管阴极时阳极上也会被溅射有阴极材料，所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上阳极上也有光电子发射，就形成阳极电流由于它们的存在，使得I～U曲线较理论曲线下移如下图所示。 伏安特性曲线 五、实验步骤 1、调整仪器 1连接仪器；接好電源打开电源开关，充分预热2在测量电路连接完毕后，没有给测量信号时旋转“调零”旋钮调零。每换一次量程必须重新调零。 3取下暗盒光窗口遮光罩换上滤光片，取下汞灯出光窗口的遮光罩装好遮光筒，调节好暗盒与汞灯距离 2、测量普朗克常数h 将电压选择按键开关置于–2～＋2V档，将“电流量程”选择开关置于 A档将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上 将直径为4mm的光阑和的滤色片装茬光电管电暗箱输入口上。从高到低调节电压用“零电流法”测量该波长对应的U0，并数据记录依次换上、、、的滤色片，重复步骤、、 测量三组数据你，然后对h取平均值3、测量光电管的伏安特性曲线 1暗盒光窗口装滤光片和4mm光阑，缓慢调节电压旋钮令电压输出值缓慢由0V伏增加到30V，每隔1V记一个电流值但注意在电流值为零处记下截止电压值. 2在暗盒光窗口上换上滤光片，仍用4mm的光阑重复步骤。3选择合適的坐标分别作出两种光阑下的光电管伏安特性曲线U～I。 六、实验记录与处理 1、零电流法测普朗克常量h光阑Ф2mm 第一次测量结果及处理 广東第二师范学院学生实验报告 1 2 3 4 5 目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平并确保其在这个行业的安全感。