1、實驗目的:實驗儀器:實驗原理:圖-1光晅效應賓聆陳蹲圈實驗題目：光電效應法測普郎克常數了解光電效應的基本規律，并用光電效應方法測量普朗克常量和測定光電管的光電特性曲線 光電管、濾波片、水銀燈、相關電學儀器當光照在物體上時，光的能量僅部分地以熱的形式被物體吸收，而另一部分則轉換為物體中某些電子的能量，使電子逸出物體表面，這種現象稱為光電效應，逸出的電子稱為光電子。在光電效應中，光顯示出它的粒子性質，所以這種現象對認識光的本性，具有極其重要的意義。光電效應實驗原理如圖 821-1所示。其中S為真空光電管，K為陰極，A為陽極。當無光照射 陰極時，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計G中無電流流過，當用一

2、波長比較短的單色光照射到陰極K上時，形成光電流，光電流隨加速電位差U變化的伏安特性曲線如圖 821-2所示1、光電流與入射光強度的關系光電流隨加速電位差 U的增加而增加，加速電位差增加到一定量值后，光電流達到飽和值 和值Ih，飽和電流與光強成正比，而與入射光的頻率無關。當U= U a-Uk變成負值時，光電流迅速減小。實驗指出，有一個遏止電位差 Ua存在，當電位差達到這個值時， 光電流為零。2、光電子的初動能與入射頻率之間的關系光電子從陰極逸出時，具有初動能，在減速電壓下，光電子逆著電場力方向由K極向A極運動。當U=Ua時，光電子不再能達到 A極，光電流為零。所以電子的初動能等于它克服電場力作用

3、的功。即eU1 2 mv 2根據愛因斯坦關于光的本性的假設，光是一粒一粒運動著的粒子流，這些光粒子稱為光子。每一光子的能量為hv,其中h為普朗克常量，v為光波的頻率。所以不同頻率的光波對應光子的能量不同。 光電子吸收了光子的能量 hv之后，一部分消耗于克服電子的逸出功A ,另一部分轉換為電子動能。由能量守恒定律可知hv丄mv2式（2）稱為愛因斯坦光電效應方程。3、光電效應有光電存在若用頻率不同的光分別照射到K上，將不同的頻率代入光電效應方程，任取其中兩個就可以解e(5Vi5)Vj其中光的頻率應大于紅限h A 0 ，否則無電子逸出。根據這個公式，結合圖象法或者平均值 法就可以在一定精度圍測得 h

4、值。實驗中單色光用水銀等光源經過單色濾光片選擇譜線產生；使用交點法或者拐點法可以確定較 準確的遏止電位差值。實驗容：1、在光電管入光口裝上 365nm的濾色片，電壓為-3V，調整光源和光電管之間的距離，直到電 流為-0.3卩A，固定此距離，不需再變動；2、 分別測365nm,405nm,436nm,546nm,577nm 的V-I特性曲線，從-3V 到25V，拐點出測量間 隔盡量小；3、 裝上577nm濾色片，在光源窗口分別裝上透光率為25%、50%、75%的遮光片，加20V電壓, 測量飽和光電流Im和照射光強度的關系，作出Im-光強曲線；4、 作Ua-V關系曲線，計算紅限頻率和普朗克常量h，

5、與標準值進行比較。注意事項：a、嚴禁源直接昭般光窗口，每次換濾色片時，心定要把出光口蓋上。b、嚴禁用手摸光學鏡頭表面。C、小心輕放鏡片，不要把鏡頭摔壞。原始數據：光波長為 365nm時，電流和電壓間的關系如下表U / V-3.00-2.55-2.11-1.81-1.52-1.39-1.37-1.24-1.19-1.10I /卩A-0.3-0.3-0.2-0.2-0.2-0.100.10.20.4U / V-1.05-0.98-0.81-0.75-0.62-0.53-0.49-0.25-0.120I /卩A0.50.71.01.31.72.12.93.64.25.0U / V0.411.211.

6、892.192.583.0161017.124.0I /卩A7.29.911.512.112.613.115.817.618.419.1光波長為405nm時，電流和電壓間的關系如下表U / V-3.00-2.49-1.81-1.19-1.00-0.89-0.81-0.71-0.60-0.50I /卩A-0.2-0.1-0.1-0.100.10.20.40.61.0U / V-0.43-0.40-0.34-0.29-0.19-0.0500.491.011.71I /卩A1.21.41.61.92.43.23.55.77.28.5U / V2.884710131517.019.120.925.0I

7、 /卩A9.911.212.112.713.013.013.213.313.513.5光波長為436nm時，電流和電壓間的關系如下表U / V-3.00-1.99-1.51-0.97-0.78-0.70-0.60-0.53-0.51-0.48I /卩A-0.1-0.1-0.100.10.20.30.40.50.7U / V-0.40-0.35-0.31-0.26-0.20-0.18-0.10-0.0600.10I /卩A0.91.11.31.51.71.92.32.52.83.3U / V0.200.621.202.033.50581419.023.9I /卩A3.85.46.78.08.51

8、0.110.811.411.711.8光波長為546nm時，電流和電壓間的關系如下表U / V-3.00-1.57-1.45-0.69-0.50-0.42-0.39-0.32-0.30-0.28I /卩A-0.1-0.10000.10.20.40.50.7U / V-0.21-0.19-0.14-0.10-0.0200.190.290.460.79I /卩A0.91.01.21.51.82.02.93.33.84.7U / V1.011.411.992.783.00591419.024.8I /卩A5.25.96.67.37.58.59.49.79.910.0光波長為577nm時，電流和電壓間

9、的關系如下表U / V-3.00-1.50-0.33-0.29-0.25-0.18-0.11-0.0600.09I /卩A000.10.20.30.40.60.70.91.1U / V0.140.290.400.510.700.891.191.521.712.50I /卩A1.31.51.71.92.12.22.42.62.72.8U / V3.005710131517.019.121.325.0I /卩A2.93.13.23.23.33.33.33.33.33.320V 電壓時，577nm下濾光片飽和光電流和照射光強的的關系為透光率025%50%75%100%電流/ A01.02.12.73

10、.3數據處理與誤差分析：根據上面五個波長下電壓與電流的關系畫出伏安特性曲線圖一 365nm光下光電管的伏安特性曲線U/V圖二 405nm光下光電管的伏安特性曲線圖三 436nm光下光電管的伏安特性曲線U/A圖四 546nm光下光電管的伏安特性曲線圖五 577nm光下光電管的伏安特性曲線根據以上五個圖，禾U用拐點法可確定在不同光頻率下的遏止電壓差值，列表如下:入/nmV /1014 Hz| Ua|/V3658.2161.704057.4101.154366.8820.775465.4920.655775.1980.29由此作出頻率-遏止電壓圖，用直線擬合:V /1014 Hz14從origin中可以看出，直線斜率為k=0.396,直線在X軸上截距為xo=4.59 X 10 Hz由公式 一 k,算得 h (6.34 10 34 )J se19由公式h 0 A，算得A (2.91 10 )J普朗克常量誤差為4.31%對于光電流和光強度的關系，可以作