光电效应与普朗克常数测量

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1、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

2、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

3、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½mv2=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½mv2=eUa(2)由（1）（2）得eUa=½mv2=hν-W0Ua=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

4、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2U0-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1U/AI/10-13A，U/VI/10-13A，U/VI/10-13A，-1.9-20-1.6-11.8-1.35-

5、20-1.86-13.56-1.56-11.08-1.31-18.2-1.82-9.26-1.52-10.4-1.27-12.84-1.78-4.39-1.48-9.08-1.23-5.69-1.743-1.44-7.72-1.194.69-1.4-5.54-1.1518.94-1.36-2.83-1.1120-1.320.74-1.0720-1.285.18-1.0320-1.2410.95-0.9920-1.218.63-0.9520U/VI/10-13A，U/VI/10-13A，-0.8-20-0.65-20-0.7

6、6-20-0.61-20-0.72-19.62-0.57-20-0.68-13.59-0.53-9.56-0.64-1.76-0.497.1-0.618.6-0.4520-0.5620-0.4120-0.5220-0.3720-0.4820-0.3320-0.4420-0.2920-0.420-0.2520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/nm365404.7435.8546.1577频率ν﹙×1014Hz﹚8.2147.4086.8795.495.196截止电压-1.

7、754-1.33-1.209-0.638-0.506Uai/VUa-ν自动测量关系图y=-0.4012x+1.5758-2-1.5-1-0.500123456789ν(×1014HZ)Ua/V计算普朗克常数hh=│e×k│=1.602×10-19×0.4012×10-14=6.427×10-34相对误差E=(h0-h)÷h=(6.626-6.427)÷6.626=3％实验所测结果与理论值存在一定偏差误差来源：1实验仪器本身的误差；2自动测量时鼠标确定的Ua点不够准确总体来说，实验测得的普朗克常数h还是比较准确的。表3不同光

8、强下伏安特性试验数据表（λ=365nm）U/VI1(Φ=2mm)/10-10AI2(Φ=4mm)/10-10AI3(Φ=8mm)/10-10A-10.020.060.2200.050.170.6610.090.31.2320.120.441.7630.150.532.140.170.62.450.180