光电效应测普朗克常数怎么算

学 士 学 位 论 文

论文题目：光电效应测普朗克常数实验研究

姓院专年学名 系 业 级 号

2009年5月20日

指导教师 目 录

1. 引言 2. 实验原理

3影响测量精度的主要因素分析 3.1暗电流的影响 3.2反向电流的影响 3.3本底电流的影响

3.4滤波片及其他因素的影响 4.测量方法比较分析 4.1零点法 4.2拐点法 4.3补偿法 4.4解析法 5.1 无损探伤

5.2 磁强计 5.3 大地磁测量 5.4 地下无线电通讯 6. 总结 参考文献 致谢

1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 4 5 8

8 9 10 10 10 10

光电测量普朗克常量的实验研究

摘要： 赫兹在1987年证实电磁波的存在和光的电磁理论时发现了光电效应，为了解释光电

效应的现象，爱因斯坦在普朗克量子学说的基础上提出了光电子理论。利用光电效应测量普朗克常数是大学物理基本实验之一。由于各种因素的影响遏制电压难以准确测量造成了测量结果不准确。本文分析比较了几种常用的测量遏制电压的方法，并对实验结果进行了分析。

关键词：光电效应；普朗克常数

Phototube Experimental Meas

实验三十八 光电效应法测普朗克常数

Experiment 38 Determining the Planck’s constant using photoelectric effect 量子力学是近代物理的基础之一，而光电效应对认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑似的意义。随着科学技术的发展，光电效应己广泛应用于工农业生产、国防和许多科技领域。利用光电效应制成的光电器件，如光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和科研中不可缺少的器件。普朗克常数是自然科学中一个很重要的常数，它可以用光电效应法简单而又准确地求出。

1905年爱因斯坦大胆地把1900年普朗克在进行黑体辐射研究过程中提出的辐射能量不连续（量子化）的观点应用于光辐射，提出“光量子”概念，成功地解释了光电效应现象。对于爱因斯坦的假设，许多学者都企图通过自己的工作来验证爱因斯坦方程的正确性。然而卓有成效的工作应该属于芝加哥大学莱尔逊实验室的密立根，他经过十年左右的时间，对光电效应开展全面的实验研究，对爱因斯坦方程做出了成功的验证，并精确测出了普朗克常数h=6.62619?10?34Js，推动了量子理论的发展，树立了一个实验验证科学理论的良好典范。爱因斯坦和密立根都因光电效应等

学 士 学 位 论 文

论文题目：光电效应测普朗克常数实验研究

姓院专年学名 系 业 级 号

2009年5月20日

指导教师 目 录

1. 引言 2. 实验原理

3影响测量精度的主要因素分析 3.1暗电流的影响 3.2反向电流的影响 3.3本底电流的影响

3.4滤波片及其他因素的影响 4.测量方法比较分析 4.1零点法 4.2拐点法 4.3补偿法 4.4解析法 5.1 无损探伤

5.2 磁强计 5.3 大地磁测量 5.4 地下无线电通讯 6. 总结 参考文献 致谢

1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 4 5 8

8 9 10 10 10 10

光电测量普朗克常量的实验研究

摘要： 赫兹在1987年证实电磁波的存在和光的电磁理论时发现了光电效应，为了解释光电

效应的现象，爱因斯坦在普朗克量子学说的基础上提出了光电子理论。利用光电效应测量普朗克常数是大学物理基本实验之一。由于各种因素的影响遏制电压难以准确测量造成了测量结果不准确。本文分析比较了几种常用的测量遏制电压的方法，并对实验结果进行了分析。

关键词：光电效应；普朗克常数

Phototube Experimental Meas

实验8 光电效应及普朗克常数测定

一、实验目的：

1．通过实验深刻理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律；

2．掌握用光电管进行光电效应研究的方法；

3．学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

二、实验仪器：

高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源）。

三、实验原理：

爱因斯坦从他提出的“光量子”概念出发，认为光并不是以连续分布的形式把能量传播到空间，而是以光量子的形式一份一份地向外辐射。对于频率为ν的光波，每个光子的能量

为νh ，其中，h ＝6.6261×10-34焦耳·秒，称为普朗克常数。

当频率为ν的光照射金属时，具有能量 h ν的一个光子和金属中的一个电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。电子获得的能量一部分用来克服金属表面对它的束缚，剩余的能量就成为逸出金属表面后光电子的动能。显然，根据能量守恒有：

s k W h E -=ν （1）

这个方程称为爱因斯坦方程。这里Ｗs 为逸出功，是金属材料的固有属性。对于给定的金属材料，Ｗs 是一定值。

爱因斯坦方程表明：光电子的初动能与入射光频率之间呈线性关系。入射光的强度增加时，光子数目也增加。这说明光强只影响光电子

实验8 光电效应及普朗克常数测定

一、实验目的：

1．通过实验深刻理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律；

2．掌握用光电管进行光电效应研究的方法；

3．学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

二、实验仪器：

高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源）。

三、实验原理：

爱因斯坦从他提出的“光量子”概念出发，认为光并不是以连续分布的形式把能量传播到空间，而是以光量子的形式一份一份地向外辐射。对于频率为ν的光波，每个光子的能量

为νh ，其中，h ＝6.6261×10-34焦耳·秒，称为普朗克常数。

当频率为ν的光照射金属时，具有能量 h ν的一个光子和金属中的一个电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。电子获得的能量一部分用来克服金属表面对它的束缚，剩余的能量就成为逸出金属表面后光电子的动能。显然，根据能量守恒有：

s k W h E -=ν （1）

这个方程称为爱因斯坦方程。这里Ｗs 为逸出功，是金属材料的固有属性。对于给定的金属材料，Ｗs 是一定值。

爱因斯坦方程表明：光电子的初动能与入射光频率之间呈线性关系。入射光的强度增加时，光子数目也增加。这说明光强只影响光电子

什么叫光电效应？

1)概述

在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应。 (2)说明

①光电效应的实验规律。

a．阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。 b．光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。

c．仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。

d．从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过lO-9秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。

②解释光电效应的爱因斯坦方程：根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大，能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W，那末电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应。 爱因斯坦方程是

hυ=(1/2)mv2+I+W

式中(1/2)mv2是脱出

在光电效应测普朗克常量实验误差

1） 根据爱因斯坦光电效应方程：1/2mvv=hv-Wk 式中m为电子质量，v为光电子的最大速度，Wk为该金属的逸出功，它的大小与入射光频率v无关，只决定于金属本身的属性。 一束频率为v的单色光入射在真空光电管的光阴极K上。在光电管的收集极(阳板)C和光阴极K之间外加一反向电压，使得C、K之间建立起的电场，对光阴极中逸出的光电子起着阻挡它们到达收集极的作用(减速作用)。随着两极间负电压的逐渐增大，到达收集极的光电子，亦即流过微电流计G的光电流将逐渐减小。当U=Uo`时，光电流将为零。此时逸出金属表面的光电子全部不能到达收集极。Uo`称为外加遏止电势差。 （2）由于光电管在制造过程中的工艺问题及电极结构上的种种原因，在产生阴极光电流的同时，还伴随着下列两个主要物理过程： 反向电流,光电管制作过程中，工艺上很难做到阳极不被阴极材料所沾染，而且这种沾染在光电管使用过程中还会日趋严重。所以当光射到阳极C上或阴极K漫反射到阳极C上，致使阳级C也发射光电子，而外电场对这些光电子却是一个加速场，因此它们很容易到达阴极而形成反向电流。 暗电流和本底电流,当光电管不受任何光照射时，在外加电

实验报告：光电效应法测普朗克常量

张贺 PB07210001

一、实验题目：

光电效应法测普朗克常量

二、实验目的：

了解光电效应的基本规律。并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。

三、实验仪器:

四、实验原理：

当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。

光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。其中S为真空光电管，K为阴极，A为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K上时，形成光电流，光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2所示。

光电管、滤波片、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表

1.光电流与入射光强度的关系

光电流随加速电位差U的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= UA-UK变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差Ua存在，当电位差达

实 验 报 告 评分：

胡晟

实验题目：光电效应法测普朗克常量 实验目的：1.了解光电效应的基本规律；

2.用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。

实验原理：当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。

光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。

1．

光电流与入射光强度的关系

光电流随加速电位差U的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= UA-UK变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差Ua存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 2．

光电子的初动能与入射频率之间的关系

光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着电场力方向由K极向A极运动。当U=Ua时，光电子不再能达到A极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即

12mv2?e

光电效应以及普朗克常数的测量实验数据分析

自化136 张鹏（1307010613） 一.求各波长光的截止电压。

1.波长为546的对应截止电压：

电压 无光暗电流/*10^-10 波长546暗电流/*10^-10

-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 -18 -132.4 -115.2 -98.3 -81.9 -65.6 -49.4 -34 -2.2 13.4 29.1 29 -127.7 -110.7 -94.6 -78.7 -62.8 -47.2 -31.7 -16.3 -1.3 14

交点：（0.0285716 , 26.8571）

2.波长为405的对应截止电压：

电压 -2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 无光暗电流-132.4 -115.2 -98.3 -81.9 -65.6 -49.4 -34 -18 -2.2 13.4 29.1 /*10^-10 波长405暗电流-130 -110.6 -94.4 -78.5 -62.7 -47.1 -31.8 -16