《物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 普朗克常數(shù)測(cè)定》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 普朗克常數(shù)測(cè)定（7頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、[鍵入公司名稱] 物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 光電效應(yīng)及普朗克常數(shù)的測(cè)定 *** ****** 2012/3/29 [在此處鍵入文檔的摘要。摘要通常是對(duì)文檔內(nèi)容的簡短總結(jié)。在此處鍵入文檔的摘要。摘要通常是對(duì)文檔內(nèi)容的簡短總結(jié)。]  【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1．了解光電效應(yīng)的規(guī)律，加深對(duì)光的量子性的理解。 2．測(cè)量普朗克常數(shù) h。 【實(shí)驗(yàn)原理】 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理如圖 1 所示。當(dāng)入射光照射到光電 管陰極K上時(shí)，產(chǎn)生的光電子在電場(chǎng)的作用下向陽極A遷移 構(gòu)成光電流，改變外加電壓UAK，測(cè)量光電流I的大小，即可 得出光電管的伏安特性曲線。 1．光電效應(yīng)的基本特點(diǎn)：

2、 （1）對(duì)應(yīng)于某一頻率光的光電效應(yīng)，I—UAK關(guān)系如圖 2 所 圖 l 實(shí)驗(yàn)原理圖 示?？梢姡瑢?duì)一定的頻率，存在一電壓U0，當(dāng)UAK≤U0時(shí)， 電流為零，U0被稱為截止電壓，它與陰極材料的構(gòu)成有關(guān)。 （2）當(dāng)UAK≥U0后，I迅速增加，然后趨于飽和，飽和光電流IM的大小與入射光的強(qiáng)度P成正比。 （3）對(duì)于不同頻率的光，其截止電壓的值不同，如圖 3 所示。 （4）作截止電壓U0與頻率ν的關(guān)系圖如圖 4 所示。 0與ν成正比關(guān)系。U但當(dāng)入射光頻率低于某極限值ν0 (ν0不同金屬有不同的值)時(shí)，不論光的強(qiáng)度如何，照射時(shí)間多長，都沒有光電流產(chǎn)生。 （5）光電效應(yīng)

3、是瞬時(shí)效應(yīng)。即使入射光的強(qiáng)度非常微弱，只要頻率大于ν0，一旦光照射靶上立即就有光電子產(chǎn)生。從光照射到光電子產(chǎn)生的間隔至多為 10-9秒的數(shù)量級(jí)。 2．光電效應(yīng)的基本解釋 按照愛因斯坦的光量子理論，光能并不像電磁波理論所想象的那樣，分布在波陣面上，而是集中在被稱之為光子的微粒上，但這種微粒仍然保持著頻率(或波長)的概念，頻率為 ν 的光子具有能量 E=hν，h 為普朗克常數(shù)。當(dāng)光子照射到金屬表面上時(shí)，一次為金屬中的某個(gè)電子全部吸收，而無需積累能量的時(shí)間。電子把吸收光子的能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引力，余下的就變?yōu)樵撾娮与x開金屬表面后的動(dòng)能，按照能量守恒原理，愛因斯坦提出了著

4、名的光電效應(yīng)方程： 式中，A 為金屬的逸出功，為光電子獲得的初始動(dòng)能。 由該式可見，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動(dòng)能越大，所以即使陽極電位比陰極電位低時(shí)，也會(huì)有電子穿過兩極間的勢(shì)壘到達(dá)陽極形成光電流，直至陽極電位等于截止電壓，這時(shí)光電流才為零， 此時(shí)有關(guān)系： 當(dāng)陽極電位高于截止電壓后，隨著陽極電位的升高，陽極對(duì)陰極發(fā)射的電子的收集作用越強(qiáng)，光電流 隨之上升。當(dāng)陽極電壓高到一定程度，已把陰極發(fā)射的光電子幾乎全收集到陽極，再增加UAK時(shí)I不再變化，這時(shí)光電流出現(xiàn)飽和。飽和光電流IM的大小與入射光的強(qiáng)度P成正比。光子的能量hν0

5、產(chǎn)生。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率(截止頻率)是ν0=A/h。 將兩式相代可得： 此式表明截止電壓 Uo 是頻率 ν 的線性函數(shù)，直線斜率 k=h／e，只要用實(shí)驗(yàn)方法得出不同的頻率對(duì)應(yīng)的截止電壓，求出直線斜率，就可算出普朗克常數(shù) h。愛因斯坦的光量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。 【實(shí)驗(yàn)儀器】 ZKY-GD-4 智能光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟】 測(cè)試前準(zhǔn)備： ü 將實(shí)驗(yàn)儀及汞燈電源接通(汞燈及光電管暗箱遮光蓋蓋上)，預(yù)熱 20 分鐘。 ü 調(diào)整光電管與汞燈距離為約 40cm 并保持不變。 ü 按“調(diào)零確認(rèn)/系統(tǒng)清零”鍵，系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)。 1．測(cè)普朗克常數(shù) h（

6、手動(dòng)測(cè)量） a) 測(cè)量截止電壓時(shí)，“伏安特性測(cè)試／截止電壓測(cè)試”狀態(tài)鍵應(yīng)為截止電壓測(cè)試狀態(tài)，“電流量程”開關(guān)應(yīng)處于 10-14 A。 b) 使“手動(dòng)／自動(dòng)”模式鍵處于手動(dòng)模式。 c) 將直徑 4mm 的光闌及 365.0nm 的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上，打開汞燈遮光蓋。 d) 此時(shí)電壓表顯示UAx的值，單位為伏；電流表顯示與UAx對(duì)應(yīng)的電流值I，從低到高調(diào)節(jié)電壓(絕對(duì)值減小)，觀察電流值的變化，尋找電流剛好為零時(shí)對(duì)應(yīng)的UAK，以其絕對(duì)值作為該波長對(duì)應(yīng)的U0的值。 2．測(cè)光電管的伏安特性曲線 a) 測(cè)量時(shí)，“伏安特性測(cè)試／截止電壓測(cè)試”狀態(tài)鍵應(yīng)為伏安特性測(cè)試狀態(tài)?！半娏髁砍獭遍_

7、關(guān)應(yīng)撥至 10-11A檔，并重新調(diào)零。 b) 將直徑 4mm 的光闌及所選譜線的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上。 c) 分別測(cè)量五種濾光片從0-50V，每間隔2V，所得到的電流值。 3．測(cè)電流與光闌的關(guān)系 a) 選定一個(gè)波長的濾光片，裝好。 b) 在L=400mm,的條件下 c) 測(cè)出不同光闌直徑()的電流并作圖 4．測(cè)電流與距離L的關(guān)系 選擇一個(gè)波長的濾光片裝好； 在=4mm，U=20V的條件下 測(cè)量不同距離（L=300mm,L=350mm,L=400mm）的電流并作圖 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】 1、 測(cè)普朗克常數(shù) h（手動(dòng)測(cè)量） 波長（nm） 365.0 405 436

8、 546 577 頻率（*10-14Hz） 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196 U0 -1.569 -1.199 -1.018 -0.610 -0.499 (*10-14) 35.420 (*10-14) 33.187 (V) -4.905 (*10-28) 226.807 由最小二乘法求最佳線性公式 有公式：y=A+Bx B= A= 2、 測(cè)光電管的伏安特性曲線啊 U(V) 0 2 4 6 8

9、10 12 14 16 I(*10-11) λ=365nm 0 8.7 16.7 21.9 26.5 31.0 35.7 39.6 42.6 I(*10-11) λ=405nm 0 0.9 2.9 4.8 5.7 6.5 7.2 8.0 8.7 I(*10-11) λ=436nm 0 1.2 4.8 7.4 8.5 9.6 10.9 12.0 13.0 I(*10-11) λ=546nm 0 0.3 1.4 3.6 4.8 5.6 6.2 6.7 7.0 I(*10-11) λ=577nm 0

10、 0.1 0.8 2.1 3.0 3.6 3.9 4.2 4.5 U(V) 18 20 22 24 26 28 30 32 34 I(*10-11) λ=365nm 45.0 47.7 50.6 53.0 55.4 58.4 61.0 63.0 64.0 I(*10-11) λ=405nm 9.3 9.9 10.5 11.2 11.7 12.1 12.5 12.9 13.3 I(*10-11) λ=436nm 13.8 14.8 15.7 16.4 17.2 17.9 18.4 18.9 19.

11、4 I(*10-11) λ=546nm 7.2 7.4 7.6 7.8 8.2 8.6 9.0 9.3 9.6 I(*10-11) λ=577nm 4.6 4.7 5.8 5.0 5.1 5.2 5.4 5.6 5.8 U(V) 36 38 40 42 44 46 48 50 - I(*10-11) λ=365nm 67.1 68.5 70.0 71.4 74.4 75.4 76.6 77.8 - I(*10-11) λ=405nm 13.7 14.0 14.2 14.5 14.6 14.8

12、 15.0 15.1 - I(*10-11) λ=436nm 20.0 20.4 20.8 20.9 21.1 21.4 21.7 22.2 - I(*10-11) λ=546nm 9.6 9.9 10.3 10.5 10.7 10.8 10.9 11.0 - I(*10-11) λ=577nm 5.8 6.0 6.1 6.4 6.5 6.6 6.6 6.7 - 3、 測(cè)電流與光闌的關(guān)系 λ=436nm L=400mm U=20V

13、Φ(mm) 2 4 8 I(*10-10A) 3.9 14.6 55.5 4、 測(cè)電流與距離L的關(guān)系 λ=436nm Φ=4mm U=20V L(mm) 400 350 300 I(*10-10A) 13.9 19.5 28.2 【思考題】 1、 光電流是如何產(chǎn)生的？測(cè)量它有何意義？ 電子吸收光子的能量，使自身的動(dòng)能增加飛出去。當(dāng)能夠能夠到達(dá)對(duì)面極板時(shí)，便產(chǎn)生了電子的定向移動(dòng)，即有電流。測(cè)量它是證明了愛因斯坦的量子理論，

14、光子的能量是“一份一份”的被電子吸收。 2、 反向電流如何形成？它對(duì)截止電壓的測(cè)量有何影響？如何判斷它的大小？ 由于陰極受熱發(fā)射電子，電子具有初動(dòng)能。當(dāng)加上正向電壓時(shí)，電子加速飛向正極（屏極）；當(dāng)正向電壓為0時(shí)，由于電子有初動(dòng)能，部分繼續(xù)飛向屏極；反向電壓達(dá)一定值（截止電壓）時(shí)，向屏極運(yùn)動(dòng)的，初動(dòng)能最大的電子“剛好”不能達(dá)屏極，電流為0若反向電壓略高，上述電子反回發(fā)射處，由于上述原因，就出現(xiàn)了反向電流。 3、 如何減少漏電流的影響？如何判斷他的大小？ 漏電流應(yīng)該是由于電子吸收光子超各個(gè)方向飛去產(chǎn)生的