光电效应法测定普朗克常数.课件.pptVIP

光电效应法测定普朗克常数聚光镜单色仪光电管测量放大器溴钨灯台面

【实验目的】一、进一步理解光的量子性和爱因斯坦光电效应方程。二、学习测量普朗克常数的方法。三、掌握小型光栅单色仪和微电流计的调节方法。

【实验原理】一、光电效应和爱因斯坦方程二、光电管的实际伏安特性曲线

一、光电效应和爱因斯坦方程?GD为光电管，K为阴极，A为阳极，G为微电流计，V为电压表，R为滑线变阻器。?调节R可使A、K之间获得由?U经过0V到U连续变化的电压。当一定光强的单色光照射光电管的阴极时，阴极释放出光电子，并在电场作用下向阳极漂移，于是在回路中产生光电流。

光电效应实验规律1、饱和电流：?光强一定时，随着电压的增加，光电流趋于一个饱和值。?对于不同的光强，饱和光电流与光强成正比。同一频率,不同入射光强时I～U曲线AK

2、存在截止电压：当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降为零，直至反向电压达到U时，光0电流才为零，U称为截止电压。这表明此时具0有最大动能的光电子刚好被反向电场所阻挡。3、截止电压U与入射光的频率?成线性关系。0U～?曲线0

4、存在截止频率：只有入射光频率?大于?时，才0能产生光电效应，?称为截止频率。对于不同的0金属阴极，?值也不同。但这些直线的斜率都相同。05、瞬时效应：频率大于截止频率?的光一照到阴极0上，立即有光电子产生。

爱因斯坦光电效应方程?光束由光子构成，频率为ν的光束，光子能量为?=nhν.?当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的电子全部吸收，而不需积累能量的时间。

（1）当hνW时，电子不能脱离金属，因而没有光电0流产生。即当νν=W/h（截止频率）时才发生光电效应。0(2)即截止电压U与入射光频率?成线性关系。0由实验可确定该直线的斜率，从而算出普朗克常数h。

（3）当频率一定时，入射光强P越大，光子数目越多，则单位时间内产生光电子数目越多，饱和光电流强度就越大。即在同一频率下，饱和光电流强度I正m比于入射光强P。（4）当光子入射金属表面时，一个光子携带的能量h?一次为一个电子全部吸收，若??，电子立即逸0出而不需时间积累。即光电效应具有瞬时性。

二、光电管的实际伏安特性曲线?实测电流（实线）为零处阴极电流并不为零，此时的电压也不是截止电压（U′≠U）；00?由于光电管阳极电流很快达到饱和，实测电流曲线拐点对应的电压（U″）0很接近阴极电流为零处的电压（U），U″≈0U，这种求出截止电压的00方法称为“拐点法”。

【实验内容与步骤】1、分别打开溴钨灯和测量放大器的电源，测量放大器需要预热。2、调节光源和透镜：使光源发出的光经过透镜聚焦后，恰好照在单色仪的入缝上，并使光斑与入缝对称。3、调节单色仪。先将实验室光线调暗，再用一张白纸放在单色仪的出缝处，将波长读数轮调到零。一边在零线附近微微转动读数轮，一边观察白纸屏有无白光输出，直到有白光输出为止。读出此时的读数，作为“零点误差”修正以后的波长读数。（波长读数轮主尺上“一毫米”对应着100nm的波长；套筒上均匀地分为50个小格，每个小格对应1nm。）

4、将读数轮置于546nm（修正值）。取下光电管暗盒盖，使其对准单色仪的出缝处。5、调好测量放大器的零点位置。调节电位器旋钮，从?1V开始，缓慢改变电压，观察电流变化，记住电流开始明显升高的电压值。然后，还是从?1V开始，依次读取电压和电流值，在电流升起点附近，增加测量点的密度，以使作图精确。电流变成正值后，加大测量点的间隔。倍率用0.001键。在电压升高的过程中，如果微电流计的指针置于零点以下，需要按下电流换向键。6、按照上述方法，依次完成577nm、600nm、650nm和680nm的测量。

【实验报告要求】一、在坐标纸上作出5种波长的U—I曲线。要求：准确找到数据点，连成光滑曲线，明显标出拐点，确定各拐点对应的电压（截止电压U）0。二、在坐标纸上作出U—ν直线。要求：U取绝0对值，算出各波长对应的频率，做拟合直线，0在此直线上找到两点求斜率。三、计算h的值，与公认值（h=6.626176?10?34J?s0）比较算出相对误差。四、写出误差分析，并作思考题：P126—4题。

表一不同波长下电压和光电流数值546nm577nm600nm650nm680nmU(V)I(×10)AU(V)I(×10)AU(V)I(×10)AU(V)I(×10)AU(V)I(×10)A-8-8-8-8-8-1-16-0.9-0.7-11-0.8-0.6-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.050-7.5-7.2-7.0-6.8-6.2-5.2-2.22.0-0