光电效应测普朗克常量实验报告 .pdfVIP

南昌大学物理实验报告

课程名称：普通物理实验（2）

实验名称：光电效应测普朗克常量

学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地点：座位号：

实验时间：

一、实验目的：

1、研究光电管的伏安特性及光电特性。

2、比较不同频率光强的伏安特性曲线与遏制电压。

3、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。

4、验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h。

二、实验仪器：

YGD-1普朗克常量测定仪（内有75W卤钨灯、小型光栅单色仪、光电管和微电流测量

放大器、A/D转换器、物镜一套）

图（1）

1—电流量程调节旋钮及其量程指示；2—光电管输出微电流指示表；

3—光电管工作电压指示表；4—微电流指示表调零旋钮；

5—光电管工作电压调节（粗调）；6—光电管工作电压调节（细调）；

7—光电管工作电压转换按钮;8—光电管暗箱；

9—滤色片，光阑（可调节）总成；10—档光罩；

11—汞灯电源箱；12—汞灯灯箱。

三、实验原理：

光电效应的实验示意图如图1所示，图中是光电管，是光电管阴极，为光电管阳极，

为微电流计，为电压表，为电源，为滑线变阻器，调节可以得到实验所需要的加速电位差。

光电管的、之间可获得从到再到连续变化的电压。实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中

用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为：。无光照阴极时，由于阳极和阴极是断路的，所

以中无电流通过。用光照射阴极时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流（简称阴极电流）。

加速电位差越大，阴极电流越大，当增加到一定数值后，阴极电流不再增大而达到某一饱

和值，的大小和照射光的强度成正比（如图2所示）。加速电位差变为负值时，阴极电流会

迅速减少，当加速电位差负到一定数值时，阴极电流变为“”，与此对应的电位差称为遏止电

位差。这一电位差用来表示。的大小与光的强度无关，而是随着照射光的频率的增大而增大

（如图3所示）。

1、饱和电流的大小与光的强度成正比。

2、光电子从阴极逸出时具有初动能，其最大值等于它反抗电场力所做的功，

即：

因为，所示初动能大小与光的强度无关，只是随着频率的增大而增大。的关系可用爱因

斯坦方程表示如下：

（2）

实验时用不同频率的单色光照射阴极，测出相对应的遏止电位差，然后画出图，由此图

的斜率即可以求出。

如果光子的能量时，无论用多强的光照射，都不可能逸出光电子。与此相对应的光的频率则

称为阴极的红限，且用来表示。实验时可以从图的截距求得阴极的红限和逸出功。本实验的

关键是正确确定遏止电位差，画出图。至于在实际测量中如何正确地确定遏止电位差，还必

需根据所使用的光电管来决定。下面就专门对如何确定遏止电位差的问题作简要的分析与讨

论。

遏止电位差的确定：如果使用的光电管对可见光都比较灵敏，而暗电流也很小。由于阳

极包围着阴极，即使加速电位差为负值时，阴极发射的光电子仍能大部分射到阳极。而阳极

材料的逸出功又很高，可见光照射时是不会发射光电子的，其电流特性曲线如图4所示。图

中电流为零时的电位就是遏止电位差。然而，由于光电管在制造过程中，工艺上很难保证阳

极不被阴极材料所污染（这里污染的含义是：阴极表面的低逸出功材料溅射到阳极上），而

且这种污染还会在光电管的使用过程中日趋加重。被污染后的阳极逸出功降低，当从阴极反

射过来的散射光照到它时，便会发射出光电子而形成阳极光电流。实验中测得的电流特性曲

线，是阳极光电流和阴极光电流迭加的