光电效应与朗克常数测量.docVIP

光电效应与普朗克常数测量 [实验目的] 用光电效应法测定普朗克常数 [实验原理] 当一束入射光照射在金属表面上时，金属内部的电子会从表面逸出。我们称这一物理现象为光电效应，逸出的电子称为光电子，由它形成的电流称为光电流。 图1光电效应实验原理图 测量普朗克常数的实验原理图见1，频率为 的光照射到光电管阴极上，即有光电子从阴极逸出，形成光电流。当阳极A加正电势时，阴极释放的光电子加速向阳极A运动，若阳极A加负电势阴极K加正电势光电子减速。 一饱和电流强度Im与光强P成正比 入射光频率一定时，光电流随两级电压增大而增大。当电压U增加到使所有光电子到达阳极的定值时，光电流不再增加，达到饱和值Im。Im与光强P成正比。同理电压U减小到负值时，部分动能大于eU的电子可到达阳极且被吸收。光电流减小。反向电压U达到Ua，使具最大动能光电子被阻挡时I=0, Ua为截止电压亦称遏止电压。 二光电子的初动能与入射光的频率υ成正比，与光强无关 不同材料有不同的逸出功，因而 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。又因为一个电子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由上式可知，若光电子能量 ，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 ，通常称为光电效应的截止频率。 三光电效应是瞬时效应，一旦有光照射立即产生光电子 υ≥υ0时，有 ?mv2=hν-W0 (1) 为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。ν为入射光频率。w0为受光照射金属表面逸出功 ?mv2=eUa (2) 由（1）（2）得eUa= ?mv2= hν-W0 Ua=hν/e-w0/e (3) 上式表明，截止电压Ua是入射光频率ν的线性函数，如图2，当入射光的频率 时，截止电压 ，没有光电子逸出。图中的直线的斜率 是一个正的常数： ?????????????? ?????（4）??? 由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的 曲线，并求出此曲线的斜率，就可以通过式（4）求出普朗克常数 。其中 是电子的电量。 图2 U0-v 直线 实际上的U-I特性曲线比较复杂，以为光电管在实验中存在附加两个反向电流①阳极A反向光电子发射电流②光电管暗电流  图3实际伏安特性曲线 [实验器材] ZKY—GD4智能光电效应（普朗克常数）测试仪。 [实验内容与要求] 1必做内容—测普朗克常数 2选作内容—测光电管的伏安特性曲线 [数据记录与处理] 把电流调到10-13A，调试仪器得到电流电压关系表1 U/A I/10-13A， U/V I/10-13A， U/V I/10-13A， -1.9 -20 -1.6 -11.8 -1.35 -20 -1.86 -13.56 -1.56 -11.08 -1.31 -18.2 -1.82 -9.26 -1.52 -10.4 -1.27 -12.84 -1.78 -4.39 -1.48 -9.08 -1.23 -5.69 -1.74 3 -1.44 -7.72 -1.19 4.69 -1.4 -5.54 -1.15 18.94 -1.36 -2.83 -1.11 20 -1.32 0.74 -1.07 20 -1.28 5.18 -1.03 20 -1.24 10.95 -0.99 20 -1.2 18.63 -0.95 20 U/V I/10-13A， U/V I/10-13A， -0.8 -20 -0.65 -20 -0.76 -20 -0.61 -20 -0.72 -19.62 -0.57 -20 -0.68 -13.59 -0.53 -9.56 -0.64 -1.76 -0.49 7.1 -0.6 18.6 -0.45 20 -0.56 20 -0.41 20 -0.52 20 -0.37 20 -0.48 20 -0.33 20 -0.44 20 -0.29 20 -0.4 20 -0.25 20 注：电流量程为10-13A由图1可得截止电压Ua 表2Ua-ν关系测量数据记录表 波长λi/nm 365 404.7 435.8 546.1 577 频率ν﹙×1014Hz﹚ 8.214 7.408 6.879 5.49 5.196 截止电压 -1.754 -1.33 -1.209 -0.638 -0.506 Uai/V Ua-ν Ua-ν自动测量关系图 y = -0.4012x + 1.5758 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ν(×1014HZ) Ua/V 计算普朗克常数h