光電效應(yīng)與普朗克常數(shù)測量

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1、光電效應(yīng)與普朗克常數(shù)測量[實驗?zāi)康腯用光電效應(yīng)法測定普朗克常數(shù)[實驗原理]當(dāng)一束入射光照射在金屬表面上時，金屬內(nèi)部的電子會從表面逸出。我們稱這一物理現(xiàn)象為光電效應(yīng)，逸出的電子稱為光電子，由它形成的電流稱為光電流。圖1光電效應(yīng)實驗原理圖測量普朗克常數(shù)的實驗原理圖見1，頻率為的光照射到光電管陰極上，即有光電子從陰極逸出，形成光電流。當(dāng)陽極A加正電勢時，陰極釋放的光電子加速向陽極A運動，若陽極A加負(fù)電勢陰極K加正電勢光電子減速。一飽和電流強度Im與光強P成正比入射光頻率一定時，光電流隨兩級電壓增大而增大。當(dāng)電壓U增加到使所有光電

2、子到達(dá)陽極的定值時，光電流不再增加，達(dá)到飽和值Im。Im與光強P成正比。同理電壓U減小到負(fù)值時，部分動能大于eU的電子可到達(dá)陽極且被吸收。光電流減小。反向電壓U達(dá)到Ua，使具最大動能光電子被阻擋時I=0,Ua為截止電壓亦稱遏止電壓。二光電子的初動能與入射光的頻率υ成正比，與光強無關(guān)不同材料有不同的逸出功，因而也不同。由于光的強弱決定于光量子的數(shù)量，所以光電流與入射光的強度成正比。又因為一個電子只能吸收一個光子的能量，所以光電子獲得的能量與光強無關(guān)由上式可知，若光電子能量，則不能產(chǎn)生光電子。產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率是，通常稱為

3、光電效應(yīng)的截止頻率。三光電效應(yīng)是瞬時效應(yīng)，一旦有光照射立即產(chǎn)生光電子υ≥υ0時，有?mv2=hν-W0(1)為普朗克常數(shù)，它的公認(rèn)值是=6.626。ν為入射光頻率。w0為受光照射金屬表面逸出功?mv2=eUa(2)由（1）（2）得eUa=?mv2=hν-W0Ua=hν/e-w0/e(3)上式表明，截止電壓Ua是入射光頻率ν的線性函數(shù)，如圖2，當(dāng)入射光的頻率時，截止電壓，沒有光電子逸出。圖中的直線的斜率是一個正的常數(shù)：???????????????????（4）???由此可見，只要用實驗方法作出不同頻率下的曲線，并求出此曲線

4、的斜率，就可以通過式（4）求出普朗克常數(shù)。其中是電子的電量。圖2U0-v直線實際上的U-I特性曲線比較復(fù)雜，以為光電管在實驗中存在附加兩個反向電流①陽極A反向光電子發(fā)射電流②光電管暗電流圖3實際伏安特性曲線[實驗器材]ZKY—GD4智能光電效應(yīng)（普朗克常數(shù)）測試儀。[實驗內(nèi)容與要求]1必做內(nèi)容—測普朗克常數(shù)2選作內(nèi)容—測光電管的伏安特性曲線[數(shù)據(jù)記錄與處理]把電流調(diào)到10-13A，調(diào)試儀器得到電流電壓關(guān)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：電流量程為10-13A由圖1可得截止電壓Ua表2Ua-ν關(guān)系測量數(shù)據(jù)記錄表波長λi/nm365404.7435.8546.1577頻率ν﹙×1014Hz﹚8.2147.4086.8795.495.196截止電壓-1.

7、754-1.33-1.209-0.638-0.506Uai/VUa-ν自動測量關(guān)系圖y=-0.4012x+1.5758-2-1.5-1-0.500123456789ν(×1014HZ)Ua/V計算普朗克常數(shù)hh=│e×k│=1.602×10-19×0.4012×10-14=6.427×10-34相對誤差E=(h0-h)÷h=(6.626-6.427)÷6.626=3％實驗所測結(jié)果與理論值存在一定偏差誤差來源：1實驗儀器本身的誤差；2自動測量時鼠標(biāo)確定的Ua點不夠準(zhǔn)確總體來說，實驗測得的普朗克常數(shù)h還是比較準(zhǔn)確的。表3不同光

8、強下伏安特性試驗數(shù)據(jù)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