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普朗克常数实验总结 　　综合、设计性实验报告　　学校湘潭大学　　院系化学学院　　学号XX　　姓名周扬眉　　时间XX年5月31日　　成绩_________　　一、实验题目　　光电效应测普朗克常数　　二、实验目的1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；　　2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；　　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　　ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪　　四、实验原理　　1、光电效应与爱因斯坦方程　　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，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为　　的光波，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后的动能。　　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　　12mv为被光线照射的金属材料的逸出功，2为从金属逸出的光电子的最速度，　　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时，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　　光电效应的截止电压。　　显然，有　　代入式，即有　　由上式可知，若光电子能量h??W，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是?0?W　　h，通常称为光电效应的截止频率。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，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U0?0，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同频率下的U0??曲线，并求出此曲线的斜率，就可以通过式求出普朗克常数h。其中　　量。是电子的电k?he是一　　U0-v直线　　2、光电效应的伏安特性曲线　　下图是利用光电管进行光电效应实验的原理图。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。如在阴极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，到达阳极的光电子将逐渐增多。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压，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出的。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，测出截止电压。　　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　　四、实验步骤　　1、调整仪器　　(1)连接仪器；接好电源，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在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，然后对h取平均值。　　3、测量光电管的伏安特性曲线　　普朗克常数实验　　背景介绍：　　当光照在物体上时，